Mitocondrias: Centrales Energéticas Celulares

Las mitocondrias son orgánulos con forma esférica u ovalada. Su función está relacionada con la generación de energía química en forma de ATP a través de la respiración celular.

Etapas de la Respiración Celular

• Ciclo de Krebs: El Carbono (C) y el Oxígeno (O) de la materia orgánica se desprenden en forma de CO₂.
• Fosforilación Oxidativa: Los Hidrógenos (H) de la materia orgánica se unen con el oxígeno, se forma agua y se libera energía. La energía se almacena en moléculas de ATP gracias a las ATP sintasas.

Cloroplastos y Fotosíntesis

Los cloroplastos son orgánulos vegetales de forma esférica u ovalada que contienen clorofila, pigmento gracias al cual pueden realizar la fotosíntesis. Este es un proceso por el que la célula, a partir de energía lumínica, produce energía química en forma de ATP. Esta energía es utilizada posteriormente en la síntesis de la materia orgánica.

El Núcleo Celular

Núcleo Interfásico

La posición, tamaño y forma del núcleo interfásico dependen de varios factores, como la cantidad de ADN, el tipo de célula y la actividad celular.

Componentes del Núcleo Interfásico

• Envoltura Nuclear: Rodea al núcleo y lo limita del medio acuoso del citoplasma. Está compuesta por:
  • Membrana Nuclear Externa (MNE): 70-90 Å, con ribosomas adheridos y se continúa con el Retículo Endoplasmático (RE).
  • Membrana Nuclear Interna (MNI): 70-90 Å, adherida internamente a la lámina media.
  • Lámina Media: Contiene proteínas sobre las que se ancla la cromatina.
• Estructura y Permeabilidad: Es permeable a pequeñas moléculas solubles. Por los poros transitan macromoléculas como el ARNm. Existen mecanismos de transporte activo y pasivo.
• Nucleoplasma: Es un medio acuoso, rico en fibras proteicas que ocupa todo el interior del núcleo. Contiene: cromatina, sistemas enzimáticos, iones y ribonucleoproteínas.
• Cromatina: Material genético del núcleo interfásico. Compuesto por ADN más proteínas tipo histona y no histónicas.
  • Heterocromatina: Es la cromatina interfásica que no sufre transcripción (aproximadamente el 10% del ADN).
• Nucleolo: Estructura esférica carente de membrana que aparece densamente contrastada. Su número varía (1 o 2) y suelen estar próximos a regiones de ADN nuclear relacionadas con la síntesis de ADN ribosómico.
  • Función: Está relacionada con la síntesis de subunidades ribosómicas que salen al citosol a través de los poros nucleares.

Núcleo en División y Cromosomas

Los cambios que se producen en el núcleo afectan principalmente a la cromatina, que se condensará en cromosomas. Un cromosoma es una estructura gruesa, corta y densa originada por el alto grado de empaquetamiento al que se somete el ADN.

Durante la división celular, la envoltura desaparece, el nucleoplasma se libera al citoplasma y los cromosomas se dispersan hasta que se anclan a las fibras del huso mitótico.

Tipos de Cromosomas (Según la posición del centrómero)

• Cromosoma Metacéntrico: Presenta el centrómero justo en la mitad.
• Cromosoma Submetacéntrico: Tiene los brazos cromosómicos ligeramente desiguales.
• Cromosoma Acrocéntrico: Presenta los brazos muy desiguales.
• Cromosoma Telocéntrico: Su centrómero se encuentra en la región del telómero.

La función básica de los cromosomas es transferir la información genética contenida en el ADN de la célula madre a las células hijas, mediante un proceso de duplicación previa.

Conceptos de Dotación Cromosómica

• Especies Diploides (2n): Las células somáticas presentan dos ejemplares de cada tipo de cromosoma.
• Cromosomas Homólogos: Tienen información, igual o diferente, sobre los mismos caracteres.
• Cariotipo: Conjunto de todos los cromosomas metafásicos de una célula, bien separados entre sí.
• Células Haploides (n): Células reproductoras sexuales, con un solo ejemplar de cada tipo.
• Heterocromosomas (Cromosomas Sexuales): Determinan el sexo (X e Y). El término deriva del hecho de que estos cromosomas permanecen condensados, total o parcialmente, en forma de heterocromatina, en el núcleo interfásico.
• Autosomas: El resto de los cromosomas.

Conceptos de Patología Celular

Apoptosis (Muerte Celular Programada)

La muerte celular se produce por apoptosis, es decir, por autolisis a partir de la ruptura de sus propios lisosomas. Se trata de una muerte natural en la cual las células se autodestruyen.

Tumor

Se produce un tumor cuando las células se dividen de forma incesante y sin control.

Reproducción Sexual y Meiosis

La reproducción sexual da lugar a descendientes genéticamente diferentes de su progenitor o progenitores. Ejemplos incluyen la reproducción de los animales mediante la unión de dos gametos y la reproducción de los hongos mediante meiosporas.

Las diferencias genéticas de los nuevos individuos se deben a que se han formado a partir de células especiales haploides. Estas células reproductoras sexuales se han originado mediante meiosis.

En la meiosis, el número de cromosomas se reduce a la mitad y cada cromosoma es fruto de una recombinación al azar de los genes de dos cromosomas homólogos. Por ello, los cromosomas resultantes son diferentes en cada célula sexual.

Tipos de Células Reproductoras Sexuales

• Gametos: Se dan tanto en plantas como en animales. Un gameto masculino se debe unir con uno femenino para generar la primera célula del nuevo individuo, llamada cigoto, célula con capacidad de multiplicarse y formar todos sus órganos. Las especies diploides obtienen sus gametos mediante meiosis, y las haploides, mediante mitosis.
• Meiosporas: Solo aparecen en los hongos y en las plantas. A diferencia de los gametos, cada una de ellas puede dar lugar a un nuevo individuo sin necesidad de unirse a otra meiospora.

El Ciclo Celular

El período de tiempo que va desde que la célula eucariota se forma (nace) hasta que se divide y genera otras células nuevas recibe el nombre de ciclo celular o ciclo vital.

Etapas del Ciclo Celular

En un ciclo celular se diferencian dos etapas que se distinguen con facilidad al microscopio óptico:

• Interfase: Es la etapa más larga, en la que el núcleo presenta su envoltura nuclear completa y no se pueden distinguir los cromosomas. Comprende tres fases: G1, S y G2. En la fase S se produce la síntesis de ADN (duplicación).
• División o Fase M: Es la breve etapa final, en la que se pueden distinguir los cromosomas. Engloba dos procesos:
  • Cariocinesis o Mitosis: División del núcleo.
  • Citocinesis: División del citoplasma.

Fases de la Interfase

• Fase G1: Se produce la síntesis de ARNm y, por tanto, de proteínas. Al final se encuentra el punto de control G1 (o punto de restricción R en mamíferos), a partir del cual es imposible impedir que se sucedan las fases S, G2 y M.
• Fase S: En ella se duplica el ADN. Los cromosomas tienen dos cromátidas unidas por su centrómero.
• Fase G2: Se inicia cuando acaba la síntesis del ADN y finaliza en el momento en que se comienzan a distinguir los cromosomas en el interior del núcleo.

Mitosis (Cariocinesis)

La mitosis es el proceso del ciclo celular en el que, a partir de una célula madre, nacen dos células hijas con idéntica dotación cromosómica.

Fases de la Mitosis

• Profase:
  • Desaparece el nucleolo, así como la envoltura nuclear.
  • Cada diplosoma migra a un polo celular.
  • Comienzan a sintetizarse las fibras microtubulares que configuran el huso mitótico.
• Metafase: Los cromosomas se encuentran en el ecuador celular, unidos por el cinetocoro a las fibras cinetocóricas, y con cada cromátida orientada a un polo celular.
• Anafase: Los cromosomas se rompen a nivel del cinetocoro. Las fibras microtubulares arrastran a cada cromátida (ahora cromosoma anafásico) a cada polo celular.
• Telofase:
  • Los cromosomas comienzan a desespiralizarse, formando fibras de cromatina.
  • Reaparecen el nucleolo y la envoltura nuclear.

Citocinesis (División del Citoplasma)

El objetivo de la citocinesis es la división del citoplasma y la membrana plasmática, así como el reparto de orgánulos.

Mecanismos de Citocinesis

• Estrangulación: Es propia de las células de los animales superiores. Se produce a partir del surco de división, en la mitad de la célula madre binucleada. Se forma un anillo contráctil interno (constituido por polímeros de actina y miosina) que estrangula la célula.
• Septación: Es propia de las plantas y de algunas algas. Consiste en la creación de un septo, a partir de la unión de vesículas del Aparato de Golgi cargadas de pectina. El septo divide la célula madre telofásica en dos células hijas. Posteriormente, se forma una placa celular que crece por la adición de más vesículas hasta dividir la célula.