La biología celular (también llamada citología , del griego κύτος, kytos , "vaso") es una rama de la biología que estudia la estructuray función de la célula , que es la unidad básica de la vida . [1] La biología celular está relacionada con las propiedades fisiológicas , los procesos metabólicos , las vías de señalización , el ciclo de vida, la composición química y las interacciones de la célula con su entorno. Esto se realiza tanto a nivel microscópico como molecular.nivel, ya que abarca las células procariotas y las células eucariotas . Conocer los componentes de las células y cómo funcionan las células es fundamental para todas las ciencias biológicas ; También es esencial para la investigación en campos biomédicos como el cáncer y otras enfermedades. La investigación en biología celular está estrechamente relacionada con la genética , la bioquímica , la biología molecular , la inmunología y la citoquímica .
Historia [ editar ]
Las células, que antes eran invisibles a simple vista, se vieron por primera vez en la Europa del siglo XVII con la invención del microscopio compuesto . Robert Hooke fue la primera persona en llamar el bloque de construcción de todos los organismos vivos como "células" después de mirar el corcho . [3] La teoría celular establece que todos los seres vivos están formados por células. [4] La teoría también establece que tanto las plantas como los animales están compuestos por células, lo cual fue confirmado por el científico de plantas Matthias Schleiden y el científico de animales Theodor Schwann en 1839. [4] 19 años después, Rudolf Virchow.contribuyó a la teoría celular, argumentando que todas las células provienen de la división de las células preexistentes. [4] En los últimos años, ha habido muchos estudios que cuestionan la teoría celular. Los científicos han luchado para decidir si los virus están vivos o no. Los virus carecen de las características comunes de una célula viva, como las membranas, los orgánulos celulares y la capacidad de reproducirse por sí mismos. [5] Los virus varían de 0,005 a 0,03 micrómetros de tamaño, mientras que las bacterias varían de 1 a 5 micrómetros. [6]Las investigaciones de biología celular de hoy en día analizan diferentes formas de cultivar y manipular células fuera de un cuerpo vivo para investigar más sobre anatomía y fisiología humana, obtener tratamientos y otros medicamentos, etc. Las técnicas mediante las cuales se estudian las células han evolucionado. El avance en técnicas y tecnologías microscópicas como la microscopía de fluorescencia , la microscopía de contraste de fase, la microscopía de campo oscuro , la microscopía confocal , la citometría , la microscopía electrónica de transmisión , etc. han permitido a los científicos tener una mejor idea de la estructura de las células. [7]
Estructura celular [ editar ]
Hay dos clasificaciones fundamentales de células: procariotas y eucariotas . La principal diferencia entre los dos es la presencia o ausencia de orgánulos. Otros factores, como el tamaño, la forma en que se reproducen y el número de celdas las distinguen entre sí. [8] Las células eucariotas incluyen células de animales, plantas, hongos y protozoos que tienen un núcleo rodeado por una membrana, con varias formas y tamaños. [9] Las células procariotas, que carecen de un núcleo cerrado, incluyen bacterias y arqueas . Las células procariotas son mucho más pequeñas que las células eucariotas, lo que hace que las células procariotas sean la forma de vida más pequeña. [10]Los citólogos generalmente se enfocan en las células eucariotas, mientras que las células procarióticas son el foco de los microbiólogos , pero este no es siempre el caso.
Estructuras celulares internas [ editar ]
Química y entorno molecular [ editar ]
El estudio de la célula se realiza a nivel molecular; Sin embargo, la mayoría de los procesos dentro de la célula están compuestos por una mezcla de pequeñas moléculas orgánicas, iones inorgánicos, hormonas y agua. Aproximadamente el 75-85% del volumen de la celda se debe al agua, lo que la convierte en un disolvente indispensable debido a su polaridad y estructura. [11] Estas moléculas dentro de la célula, que operan como sustratos, proporcionan un ambiente adecuado para que la célula lleve a cabo reacciones metabólicas y señalización. La forma de la célula varía entre los diferentes tipos de organismos y, por lo tanto, se clasifican en dos categorías: eucariotas y procariotas.. En el caso de las células eucariotas, que se componen de células animales, vegetales, hongos y protozoos, las formas son generalmente redondas y esféricas u ovaladas [9]mientras que para las células procariotas, que están compuestas de bacterias y arqueas, las formas son : esféricas ( cocos ), varillas ( bacilos ), curvas ( vibrio ) y espirales ( espiroquetas ) . [12]
La biología celular se enfoca más en el estudio de las células eucariotas y sus vías de señalización, en lugar de en los procariotas que están cubiertos por la microbiología . Los principales constituyentes de la composición molecular general de la célula incluyen: proteínas y lípidos que fluyen libremente o se unen a la membrana , junto con diferentes compartimentos internos conocidos como orgánulos . Este entorno de la célula está formado por regiones hidrófilas e hidrófobas que permiten el intercambio de las moléculas e iones mencionados anteriormente. Las regiones hidrófilas de la célula se encuentran principalmente en el interior y en el exterior de la célula, mientras que las regiones hidrófobas se encuentran dentro de la bicapa de fosfolípidos.de la membrana celular. La membrana celular está formada por lípidos y proteínas, lo que explica su hidrofobicidad como resultado de ser sustancias no polares. [11] Por lo tanto, para que estas moléculas participen en las reacciones dentro de la célula, necesitan poder cruzar esta capa de membrana para ingresar a la célula. Logran este proceso de acceso a la célula a través de: presión osmótica , difusión , gradientes de concentración y canales de membrana. Dentro de la célula hay extensos compartimentos internos unidos a la membrana subcelular llamados orgánulos.
Organelos [ editar ]
Las células contienen compartimentos subcelulares especializados que incluyen membrana celular , citoplasma , mitocondrias y ribosomas . Ver orgánulo .
Procesos [ editar ]
Crecimiento y desarrollo [ editar ]
El proceso de crecimiento de la célula no se refiere al tamaño de la célula, sino a la densidad del número de células presentes en el organismo en un momento dado. El crecimiento celular se refiere al aumento en el número de células presentes en un organismo a medida que crece y se desarrolla; a medida que el organismo crece, también lo hace la cantidad de células presentes. Las células son la base de todos los organismos, son la unidad fundamental de la vida. El crecimiento y desarrollo de la célula son esenciales para el mantenimiento del huésped y la supervivencia de los organismos. Para este proceso, la célula pasa por los pasos del ciclo celular y el desarrollo que implica el crecimiento celular, la replicación del ADN , la división celular , la regeneración, la especialización y la muerte celular.. El ciclo celular se divide en cuatro fases distintas, G1, S, G2 y M. Las fases G, que es la fase de crecimiento celular, constituyen aproximadamente el 95% del ciclo. [13] La proliferación de células es instigada por los progenitores, luego las células se diferencian para especializarse, donde las células especializadas del mismo tipo se agregan para formar tejidos, luego órganos y, en última instancia, sistemas. [11]Las fases G junto con la fase S (replicación del ADN, daño y reparación) se consideran la parte de la interfase del ciclo. Mientras que la fase M ( mitosis y citocinesis ) es la parte de la división celular del ciclo. [13] El ciclo celular está regulado por una serie de factores de señalización y complejos tales comocinasas dependientes de ciclina y p53 , por nombrar algunas. Cuando la célula ha completado su proceso de crecimiento, y si se encuentra dañada o alterada, sufre la muerte celular, ya sea por apoptosis o necrosis , para eliminar la amenaza que puede causar a la supervivencia del organismo.
Otros procesos celulares [ editar ]
- Transporte activo y transporte pasivo : movimiento de moléculas dentro y fuera de las células.
- Autofagia : el proceso mediante el cual las células "comen" sus propios componentes internos o invasores microbianos .
- Adhesión - Mantener juntas las células y los tejidos .
- Movimiento celular - Quimiotaxis , contracción , cilios y flagelos .
- Señalización celular - Regulación del comportamiento celular por señales desde el exterior.
- División : mediante la cual las células se reproducen por mitosis (para producir clones de la célula madre) o por Meiosis (para producir gametos haploides )
- Reparación del ADN - Muerte celular y senescencia celular .
- Metabolismo : glucólisis , respiración , fotosíntesis y quimiosíntesis .
- Señalización : el proceso mediante el cual se regulan las actividades en la célula.
- Transcripción y empalme de ARNm - Expresión génica .
espacio diádico es el nombre del volumen de citoplasma entre pares (díadas) de áreas donde la membrana celular y un orgánulo como el retículo endoplásmico (o retículo sarcoplásmico ) entran en contacto cercano (dentro de 10-12 nanómetros [1] ) de entre sí, creando lo que se conoce como hendiduras diádicas . [2]
El espacio es importante para la señalización iónica. Por ejemplo, el fenómeno de la liberación de calcio inducida por calcio , [3] cuando el calcio extracelular entra en la célula a través de los canales iónicos en los túbulos T , que conduce a una concentración de calcio incrementado rápidamente en el espacio diádico, desencadenando receptores de rianodina en el retículo sarcoplásmico para liberar Más calcio y desencadena la contracción del miocito cardíaco : el latido del corazón.
Acrasin
Cada especie de moho de limo tiene su propio mensajero químico específico, que se conoce colectivamente como acrasins. [1] Estas sustancias químicas indican que muchas células individuales deben moverse entre sí para formar una sola célula grande o plasmodio . Una de las primeras especies identificadas fue el AMPc , que se encuentra en la especie Dictyostelium discoideum por Brian Shaffer [2] , que exhibe un complejo patrón espiral de pulsos en espiral al formar un pseudoplasmodio. [3]
El término acrasin fue nombrado de manera descriptiva en honor a Acrasia, de Faerie Queene [4] de Edmund Spenser , quien sedujo a los hombres contra su voluntad y luego los transformó en bestias. Acrasia es en sí misma una obra sobre la akrasia griega que describe la pérdida del libre albedrío.
Acroplaxome
Los espermatozoides se desarrollan en los túbulos seminíferos de los testículos. Durante su desarrollo, las espermatogonias pasan a través de la meiosis para convertirse en espermatozoides. Muchos cambios ocurren durante este proceso: el ADN en los núcleos se condensa; El acrosoma se desarrolla como una estructura cercana al núcleo. El acrosoma se deriva del aparato de Golgi y contiene enzimas hidrolíticas importantes para la fusión del espermatozoide con una célula de huevo . Durante la espermiogénesis el núcleo se condensa y cambia de forma. El cambio de forma anormal es una característica del esperma en la infertilidad masculina . El acroplaxomeEs una estructura que se encuentra entre la membrana acrosomal y la membrana nuclear . [1] El acroplaxome contiene proteínas estructurales que incluyen queratina 5, actina F [1] y profilina IV.
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