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Captulo 1 INTRODUCCION A LA HISTOLOGIA
Dentro del amplio campo de las ciencias biolgicas, que incluyen todo cuanto se conoce acerca
de los seres vivos, se enmarca la Histologa.
De acuerdo con objetivos concretos y mtodos especiales de investigacin, se han constituido
grupos dentro de las ciencias biolgicas. As tenemos, las ciencias morfolgicas y las ciencias
fisiolgicas. Las primeras estudian la forma, el tamao, la estructura y el desarrollo de los
organismos, y comprenden la Anatoma (estudio macroscpico), la Histologa (estudio microsc-
pico) y la Embriologa (estudio del perodo embrionario del desarrollo).
Actualmente, las ciencias morfolgicas han rebasado el mtodo puramente descriptivo y, por el
mtodo experimental, tratan de interpretar las leyes que rigen la estructura y el desarrollo de los
organismos.
Las ciencias fisiolgicas estudian el organismo en funcionamiento, e incluyen la fisiologa, la
bioqumica, la gentica y la inmunologa.
La Histologa, comprende el estudio de la estructura microscpica de la clula, los tejidos y los
rganos, de los sistemas que constituyen los organismos ms desarrollados.
El estudio de las clulas, la biologa celular, es indispensable para comprender posteriormente
las relaciones celulares en la formacin de los tejidos, y la relacin de estos en la formacin de
los rganos.
El estudiante comprobar, durante la lectura de todo el texto, que existe una gran
correspondencia entre estructura y funcin.
No es posible explicarnos los fenmenos que ocurren en el organismo de cualquier ser vivo sin
una clara comprensin de su funcionamiento, y para ello se requiere conocer la estructura.
As como el espacio y el tiempo son propiedades de la materia en movimiento, inseparables uno
de otro, la estructura y la funcin dentro del organismo son interdependientes y constituyen un
todo.
Esta relacin determina que la estructura sea mejor comprendida si se conoce su funcin, y
tambin permite que el estudiante deduzca aspectos funcionales cuando, examinando un
rgano, tejido o clula, comprueba la existencia de determinados componentes estructurales.
Durante el desarrollo de la asignatura este aspecto nunca ser olvidado y constantemente se
establecer la unidad dialctica estructura-funcin.
Adems, el conocimiento de lo normal es indispensable antes de estudiar lo patolgico.
Una teora biolgica acertada, sirve de gua al mdico en sus actividades prcticas. Los xitos
de la medicina no solo se deben al avance de la Biologa general, sino tambin a los adelantos
logrados por las ciencias biolgicas especiales. Cada descubrimiento importante en estas, es un
paso de progreso en la medicina y en beneficio de la humanidad.
DEL ATMO AL CUERPO HUMANO El cuerpo humano constituye un todo nico que se compone de diferentes sistemas que
mantienen el metabolismo celular y hacen posible la vida.
Todos los sistemas que conoces, como el locomotor, digestivo, respiratorio, urogenital,
endocrino y nervioso, estn constituidos por rganos.
Los rganos son agrupaciones de tejidos con una estructura particular, adaptada a la funcin
que desempean. Los rganos responden a patrones estructurales que estudiaremos en su
momento. Todo tejido est constituido por clulas, matriz extracelular y lquido tisular. Las
clulas, por su parte, constituyen un sistema de agregados moleculares. Y por ltimo las
molculas estn constituidas por tomos. Come ves, hemos descendido en los niveles de
organizacin de la materia,: del cuerpo humano hasta el tomo.
La materia, por lo tanto, est organizada en niveles desde inferiores a superiores segn el
desarrollo alcanzado en la escala evolutiva. Estos niveles son: subatmico o de las partculas elementales, atmico, molecular, celular, nivel de organismos, poblaciones, especie, comunidad y mundo biolgico y social.
As vemos que para llegar al cuerpo humano (nivel de organismo), que es en definitiva el objeto de estudio de la Anatoma, debemos pasar anteriormente por el nivel molecular que
estudia en la actualidad la Biologa Molecular; por el nivel Celular, que estudia la Biologa
Celular; y por el nivel tisular y de rgano que es el objeto de estudio de la Histologa,
lgicamente estudiados en el organismo sano.
El nivel subatmico pertenece al mundo inorgnico y est constituido por las partculas
subatmicas: electrones, protones, neutrones, mesones, positrones, etc., que responden a
leyes propias. La cooperacin entre estas partculas da como resultado el segundo nivel, el
atmico, que est constituido por todos los elementos qumicos conocidos y otros nuevos por
descubrir.
El tercer nivel lo constituyen las molculas, formadas por reuniones de tomos, que poseen
propiedades fsicas y qumicas diferentes a las de los tomos que las componen; por ejemplo,
los de cloro y de sodio, que bajo ciertas circunstancias reaccionan formando el cloruro de sodio
o sal comn.
Dentro del nivel molecular existen las grandes molculas de cidos nucleicos (ADN y ARN), las
cuales poseen la propiedad de autorreplicacin y que son constituyentes principales de los virus
y estn presentes en todas las clulas.
El nivel celular surge por la interaccin de agregados moleculares que conforman la materia
viviente, organizada de manera tal que permite el metabolismo y la autoperpetuacin. A partir de
aqu aparece el movimiento biolgico, los organismos unicelulares y pluricelulares, y los tejidos,
rganos y sistemas.
Cada nivel constituye una jerarqua de organizacin y muestra nuevas propiedades no
manifiestas en el nivel inferior y tienen sus mtodos de estudio propios.
Para el estudiante es importante comprender desde el inicio las relaciones de estos niveles de
organizacin, as como las dimensiones lineales utilizadas en cada uno de ellos y, en particular,
en el nivel celular.
Formas de la materia viviente Los organismos vivos son sistemas abiertos que, al intercambiar constantemente sustancias y
energa con el medio, renuevan sin cesar estructuras y funciones, mantenindose en una
estabilidad relativa.
Como consecuencia de una permanente autorrenovacin del organismo, en lo viejo se
engendra una cualidad nueva, se producen constantemente procesos que dan lugar a cambios
cualitativos caractersticos de las diferentes etapas del desarrollo humano. En cada una de las
etapas vitales cambian las necesidades y sus relaciones con el medio ambiente.
En la mundo viviente existen dos grandes grupos de clulas: las procariotas y las eucariotas (cario, ncleo). Las procariotas presentan el material nuclear disperso en el citoplasma, en forma de un filamento de ADN; y las eucariotas, sin embargo, presentan el material nuclear
incluido en una estructura especial, el ncleo, limitado del resto del citoplasma por una
estructura membranosa, denominada envoltura nuclear.
En el grupo de los procariotas encontramos las bacterias, y en los eucariotas se agrupan todas
las clulas de plantas y animales, ya sean unicelulares o pluricelulares.
PROTOPLASMA Toda la materia viva est constituida por protoplasma, trmino utilizado por primera vez por
Purkinje (1839) para nombrar el contenido de las clulas animales y vegetales. Los seres vivos
ms simples se consideran unicelulares y constituyen la unidad biolgica de la materia viva,
denominada protoplasma.
Composicin qumica del protoplasma El agua es el principal constituyente del protoplasma y conforma el 70-85% de su masa. El agua
celular existe en dos formas; libre y ligada a molculas. En el agua hay sustancias disueltas en
forma de coloide; en ella ocurren reacciones qumicas y constituyen el medio que permite la
difusin y el transporte de sustancias hacia el exterior o interior de la clula.
Existen tambin importantes electrlitos en altas concentraciones tales como potasio (K+),
magnesio (Mg++), calcio (Ca++), fosfato (PO4---), sulfato (SO4--), cloruro (Cl-) y bicarbonato
(CO3H2-), los cuales estn disueltos en el agua protoplasmtica y proporcionan los reactivos
qumicos para las reacciones celulares y los sistemas amortiguadores (tampones), adems, son
controladores del pH y algunos actan como catalizadores de reacciones enzimticas
necesarias para el metabolismo celular.
Otros electrlitos estn presentes en menor concentracin en forma de trazas; por ejemplo,
hierro (Fe2-), cobalto (Co++), manganeso (Mn++), cinc (Zn++), etc., pero no por ello son menos
importantes para el desenvolvimiento normal de la clula.
Las protenas constituyen de 10-20% de la masa protoplasmtica.
Existen protenas estructurales y protenas enzimticas, las primeras son las que conforman las
estructuras intracelulares y, las enzimticas, las que catalizan las reacciones qumicas. Una
variedad no menos importante son las nucleoprotenas, presentes en el ncleo y en el
citoplasma, encargadas de controlar la funcin global de la clula y de transmisin de los
caracteres hereditarios.
Los lpidos son sustancias denominadas as por ser solubles en solventes de grasas. En este grupo encontramos grasas neutras, fosfolpidos, colesterol y otras. La clula contiene un 2-3%
de lpidos dispersos o formando parte estructural de las membranas celulares.
Los carbohidratos desempean una importante funcin en el metabolismo celular, y constituyen alrededor del 1% de la masa protoplasmtica.
Entre los cidos nucleicos tenemos al cido desoxirribonucleico (ADN) y los cidos ribonucleicos (ARN). El ADN forma parte principal del material nuclear y se encuentra tambin
en las mitocondrias. Por su parte, los ARN se sintetizan en el ncleo y van hacia el citoplasma;
estn encargados de la sntesis de protenas.
Debido a la presencia de protenas, el protoplasma semeja un sistema coloidal de muchas
fases, y mantiene las propiedades de una emulsin en reas localizadas con diferentes
cualidades, suspendidas en una fase continua en calidad de gel.
Las partculas disueltas son hidrfilas, as como los organitos celulares, debido a las cargas
elctricas situadas en la superficie de protenas. Tales partculas y organitos se mantienen
dispersos por repulsin mutua, constituyendo una solucin coloidal ms o menos densa, es
decir, con mayor o menor gelificacin.
La matriz citoplasmtica es mas laxa (sol) y los organitos membranosos ms densos (geles). En
el protoplasma existen cambios del estado coloidal, los cuales se manifiestan en cambios de
densidad protoplasmtica, movimiento direccional de partculas y organitos (ciclosis), y aun, en
la locomocin celular y en otras funciones.
Como podrs darte cuenta protoplasma fue un trmino utilizado para definir la materia de que estaban constituidas las clulas, tanto procariotas como eucariotas.
Propiedades fisiolgicas del protoplasma El protoplasma, posee una serie de estas propiedades, las cuales se explican a continuacin, y
que constituyen la base a partir de la cual podemos hablar de clulas especializadas, ya que la
dotacin de organitos de una clula particular est en funcin de la propiedad del
protoplasma(la funcin), que desarrolle con mayor eficiencia.
La irritabilidad es la capacidad del protoplasma de responder a un estmulo dado. Est considerada como una expresin del intercambio celular con el medio. Caracteriza la vida y
cesa con la muerte celular.
La conductibilidad est dada por la transmisin de una onda de excitacin desde el punto de estmulo a otro punto lejano. Esta propiedad est sumamente desarrollada en el tejido nervioso
y, en menor grado, en el muscular.
La contractilidad es un tipo de respuesta a un estmulo, que determina el acortamiento o la reduccin del volumen sin alterar la masa celular. Esta propiedad est muy desarrollada en las
clulas musculares.
La absorcin constituye una respuesta del protoplasma a sus necesidades de recambio, mediante la cual se toman nutrientes y otras sustancias del medio. Ello conlleva luego el poder
utilizarlos, es decir, la asimilacin.
En la realizacin de estas y otras funciones generalmente se gasta energa; para lo cual el
protoplasma cuenta con una potente maquinaria, la cual utiliza el O2 en la oxidacin de
sustancias alimentarias y efecta la respiracin celular que proporciona energa.
En la secrecin y la excrecin, el protoplasma se deshace de sustancias; en el primer caso, la clula despus que ha elaborado sustancias tiles, las enva al medio, donde son utilizadas por
otra clula u rgano. En el segundo caso se expulsan fuera de la clula productos de desecho.
El crecimiento requiere que los procesos de asimilacin y sntesis sean ms intensos que los
de degradacin; esto conduce al crecimiento en volumen del protoplasma. Sin embargo, cuando
este volumen aumenta demasiado, como consecuencia de que los fenmenos de intercambio
los realiza a travs de la membrana plasmtica, no llegan suficientes nutrientes al rea donde
se ubica el material nuclear y, por tanto, se desencadena otro mecanismo de crecimiento; la
reproduccin, la cual da como resultado la formacin de dos clulas hijas.
Todas estas propiedades coexisten en los animales unicelulares, aunque con baja eficiencia.
Una mayor eficacia se obtiene a travs de la especializacin celular, de manera que unas
clulas se especializan para efectuar un tipo de funcin determinada. As surge la divisin del
trabajo celular entre los miembros de las sociedades celulares que existen en el cuerpo de un
animal multicelular.
De esto se deriva que clulas que efectan funciones diferentes, poseen aspectos diversos.
Cuando un organismo multicelular se organiza en tejidos y rganos, cada parte del cuerpo pasa
a depender de otra.
Especializacin, diferenciacin y potencialidad celular Diferenciacin Las clulas sufren una serie de cambios estructurales, en los cuales los componentes que llevan a cabo el metabolismo celular se adaptan a la nueva funcin. Este
proceso de adaptacin recibe el nombre de diferenciacin celular. Cuando las clulas desarrollan con gran eficiencia una funcin particular, hablamos de clulas especializadas, por ejemplo, la clula muscular, la contractilidad; la clula nerviosa, la conductividad, etc.
Para lo cual, las clulas sufren una serie de transformaciones estructurales (diferenciacin) que
le permiten adaptarse a la nueva funcin (especializarse). Por ejemplo, las clulas musculares
tienen forma alargada y presentan filamentos contrctiles en su citoplasma. Las clulas
nerviosas tienen largas prolongaciones que le permiten captar, y transmitir los impulsos.
Al existir clulas especializadas, esto trae como consecuencia que al estas unirse formen
tejidos que se adaptan a desarrollar determinada funcin. Los tejidos se unen y forman
estructuras ms complejas que son los rganos que desempean as mismo funciones
particulares dentro de las grandes funciones que desarrolla el Organismo y que traen como
consecuencia la vida
Potencialidad: La potencialidad es la capacidad que tienen las clulas indiferenciadas de dar lugar a una variedad de tipos celulares diferentes.
El vulo fecundado es una clula omnipotencial, la que da lugar a travs del proceso de
diferenciacin a distintos tipos de clulas, entre las que se encuentran clulas altamente
diferenciadas, tales como la neurona y la clula muscular, las cuales pierden mediante su
diferenciacin la capacidad de reproduccin, es decir, una clula especializada ha perdido la
potencialidad.
De la misma manera que la especializacin incluye una disminucin de la potencialidad de las
clulas somticas, tambin afecta la capacidad de la clula para reproducirse.
Los organismos multicelulares se perpetan como especies, no por las clulas somticas, sino
por clulas germinativas multipotenciales. Las restricciones de la capacidad reproductora que
resultan de la especializacin, se manifiestan en algunas clulas inmediatamente despus del
nacimiento del individuo (clulas nerviosas y musculares).
Captulo 2 MTODOS DE ESTUDIO EN HISTOLOGIA Para estudiar la estructura de las clulas, tejidos y rganos que constituyen los componentes
del cuerpo humano y organismos pluricelulares, el hombre ha desarrollado diversos mtodos y
tcnicas, y ha ido perfeccionando los instrumentos necesarios para conocer con ms
profundidad la morfologa y funcin de los diferentes niveles de organizacin de la materia. Es
pues importante conocer, antes de estudiar la estructura y la composicin de las clulas y los
tejidos, conocer algunos mtodos, tcnicas e instrumentos de los que se dispone para llegar a
estos conocimientos.
OBSERVACIN MICROSCOPICA A finales del siglo XVI los hermanos Hans y Zacaras Janssen, construyeron el primer
microscopio compuesto. Galileo, que es conocido por sus estudios de Astronoma, fue uno de
los primeros investigadores que utiliz el microscopio para fines cientficos.
Los microscopios fueron perfeccionndose y utilizndose cada vez ms por los investigadores
de diversas pocas.
El empleo del microscopio origin nuevos trminos, tales como el de clula (empleado por Robert Hooke, 1635-1703) y las primeras descripciones y grabados de organismos
microscpicos (como los realizados por Leeuwenhoeck, 1632-1723); este ltimo emple lentes
compuestas en la observacin de protozoarios y otros organismos unicelulares.
El ojo humano es capaz de discriminar dos puntos que se encuentren separados por una
distancia mayor de 0.1 mm solamente. Esto constituye un obstculo para el estudio de las
estructuras internas de la clula y es por esto que es necesario el empleo de equipos que
aumenten la resolucin.
La posibilidad de un sistema ptico de distinguir por separado (resolver) dos puntos muy
cercanos, se denomina poder de resolucin.
El poder de resolucin en los microscopios, est en relacin inversa con la longitud de onda de
la radiacin empleada en la fuente de iluminacin. La resolucin del microscopio ptico aumenta
y alcanza su lmite cuando se utiliza como fuente de iluminacin la luz ultravioleta, producto de
su pequea longitud de onda. El microscopio ptico fue perfeccionndose hasta llegar a los
modelos actuales, que pueden alcanzar hasta 0.2 m de resolucin.
En 1950 se invent un tipo de microscopio que utiliza como fuente de iluminacin los electrones.
Con este equipo se puede realizar un estudio ms detallado de la clula y los elementos
subcelulares, moleculares y atmicos.
El microscopio electrnico al emplear una fuente de emisin de electrones, de una longitud de
onda de 0.005 nm, puede alcanzar valores resolutivos mucho mayores que el alcanzado por los
microscopios pticos. El lmite de poder de resolucin del microscopio electrnico es de 0.2 nm.
Actualmente se utilizan las siguientes unidades de medidas
m - micrmetro (antes, micra)
nm - nanmetro (antes, milimicra)
0.1 nm = 1 (antes, Amstrong)
Tipos de microscopios Existen diversos tipos de microscopios, los cuales describiremos brevemente sealando sus
caractersticas fundamentales.
Microscopio ptico de campo brillante
Este tipo de microscopio utiliza como fuente de iluminacin la luz visible. Cuando la muestra a
observar es transparente a la luz empleada, el haz luminoso la atraviesa iluminando el campo
que se quiere observar. Aqu se emplea un sistema de iluminacin de luz transmitida.
Este tipo de microscopio, se encuentra formado por un sistema de iluminacin compuesto por
una fuente de luz que puede ser emitida por una lmpara incandescente, en la base del equipo,
o proyectada por un espejo (figura 2.1), Este haz de luz atraviesa una lente condensadora que
lo concentra sobre la muestra, para obtener una iluminacin ptima de la misma. Otra parte
importante del equipo es el sistema ptico, el cual esta constituido por varias lentes las que
estn diseadas y construidas para evitar o corregir los defectos y las aberraciones que pueden
producirse durante la proyeccin de la imagen. La lente objetivo recibe este nombre por ser la
que se encuentra ms cerca del objeto a examinar. Esta lente forma una imagen primaria
ampliada del objeto, en el plano focal de una segunda lente compuesta, la lente ocular, que
recibe este nombre por estar cerca del ojo del observador. La lente ocular amplia la imagen
primaria y forma una final ampliada en la retina del observador.
Adems del sistema de iluminacin y del sistema ptico, en el microscopio existe un sistema
mecnico que est constituido por aquellas partes que sostienen los sistemas de lentes y de la
muestra, y que adems sirve para el enfoque y el movimiento de la muestra bajo el objetivo.
Este tipo de microscopio puede trabajar acoplado a distintos instrumentos, uno de ellos, el
micromanipulador, que permite mediante movimientos en los distintos planos del espacio, y de
una forma muy precisa, hacer disecciones sobre tejidos y clulas, introducir micropipetas y
microelectrodos para suministrar sustancias o medir potenciales elctricos en las clulas.
El esquema bsico del microscopio de campo brillante, sirve para el estudio de los diferentes
microscopios pticos, los que al presentar un aditamento, dispositivo o accesorio adicional
permitir una observacin ms especializada; por ejemplo, el invertido, el de polarizacin, el de
fluorescencia, el de contraste de fase, etc.
Debido a esto es importante estudiar detenidamente las partes de que consta un microscopio
ptico de campo brillante, para as comprender mejor el funcionamiento de los microscopios
pticos ms especializados que sern descritos posteriormente (figura 2.1).
Microscopio ptico de contraste de fase Cuando una muestra, por ejemplo una clula, debe ser observada viva, no se puede procesar
por ninguna de las tcnicas que sern descritas ms adelante (inclusin, corte y coloracin) y,
por tanto, al ser vistas en un microscopio de campo brillante, seran pocos los detalles
observables de la muestra. Para una visualizacin con suficiente contraste, se utiliza un
microscopio especial que tiene un dispositivo que transforma las diferencias de fase de la
longitud de onda de la luz empleada, en diferencias de amplitud. La luz, al atravesar una
muestra, es desfasada normalmente con respecto a la luz que atraviesa el medio donde se
encuentra dicha muestra (agua, aire, aceite. etc.). Este desfasaje es pequeo y el ojo humano
no es capaz de distinguirlo; ahora bien, mediante dispositivos que existen en los llamados
microscopios de contraste de fase, la diferencia de fase se aumenta lo suficiente como para que
el ojo lo distinga, pudindose apreciar distintas intensidades de luz que van desde la oscuridad
hasta el brillo intenso. Los diferentes tonos intermedios estn determinados por las diferencias
de espesor en la muestra.
Microscopio de luz ultravioleta y de fluorescencia La luz ultravioleta, que no es visible al ojo humano, pero que si se puede utilizar en
microfotografa, tiene una longitud de onda muy corta (300 m) y es absorbida por algunos
componentes celulares como los cidos nucleicos, o por determinadas sustancias que se le
pueden suministrar a las clulas.
El microscopio de luz ultravioleta puede utilizarse para la toma de microfotografas usando una
pelcula sensible a esta radiacin, o mediante la visualizacin de las imgenes captadas por una
cmara de televisin sensible a la luz ultravioleta.
La luz ultravioleta, por ser una radiacin de alta energa, se utiliza en las tcnicas de
fluorescencia que consisten en la excitacin de los electrones de sustancias presentes en las
clulas o tejidos, o que pueden ser suministrados previamente.
Para esto se utilizan colorantes especiales o fluorocromos, los cuales, dependiendo del tipo
empleado y de la energa de excitacin, emitirn con una longitud de onda que mediante filtros
puede ser observado por ojo humano.
Un ejemplo de esta tcnica, consiste en suministrar a clulas vivas en cultivo o a animales de
investigacin vivos, uno de estos reactivos y examinar despus al microscopio de
fluorescencia el sitio donde este material se acumula, por ejemplo, usando naranja acridina
como fluorocromo se puede demostrar la localizacin de ADN, al cual se le observa una
fluorescencia de color verde naranja en el ncleo de las clulas que han captado dicho
colorante.
Microscopio electrnico de transmisin Como ya tratamos, los electrones al tener una longitud de onda muy pequea (0.005 nm)
permiten a este instrumento un alto poder de resolucin.
El microscopio electrnico se asemeja en algunos aspectos al microscopio ptico, ya que
consta de:
a) sistema de iluminacin;
b) sistema de manipulacin de la muestra;
c) sistema de formacin de la imagen;
d) sistema de proyeccin de la imagen (figura 2.2).
La fuente de iluminacin es un fino filamento de tungsteno (ctodo) que al ser calentado por el paso de una corriente emite electrones, los cuales son desprendidos a gran velocidad al
establecerse una diferencia de potencial elctrico entre el ctodo y el nodo (este se encuentra
cerca del primero), pasando a travs de este ltimo por una apertura hacia una columna
metlica hueca, donde existe un alto vaco para evitar que los electrones que viajan a travs de
ella sean difractados por molculas extraas.
Una vez acelerados los electrones por el nodo, a traviesan un campo magntico producido por
la condensadora, la cual concentrarn los electrones en un haz fino y lo dirigirn hacia la
muestra. Esta ltima se introduce dentro de la columna por un dispositivo especial que expone
el objeto a estudiar al haz de electrones el cual constituye el sistema de manipulacin de la
muestra.
La muestra se contrasta con sustancias que contienen metales pesados de alta densidad
electrnica en sus tomos, los cuales presentan diversas afinidades por determinados
componentes celulares; una vez que el haz de electrones atraviesa la muestra, los mismos
chocan con la nube electrnica de estos compuestos que se han depositado sobre los
componentes celulares lo que produce un retardo y dispersin de la trayectoria de alguno de los
electrones, mientras que otros continuarn su trayecto hasta llegar a la pantalla fluorescente,
donde se forma la imagen.
El dispositivo con la muestra puede moverse en distintas direcciones en un plano perpendicular
al eje de la columna o puede ser ligeramente inclinado para algunos estudios en que se requiere
este movimiento.
Luego de atravesar la muestra, los electrones pasan inmediatamente a travs de la lente
objetivo, donde se forma una imagen primaria invertida, la cual es rectificada por una lente
intermedia y proyectada hacia una pantalla fluorescente, formando la imagen final aumentada
al chocar los electrones y producirse una emisin de ondas en el rango de la luz visible. Por
debajo de esta pantalla existe una cmara fotogrfica donde se registran las imgenes, una vez
retirada la pantalla fluorescente.
Microscopio electrnico de barrido Existe otro tipo de microscopio electrnico que recibe el nombre de microscopio electrnico de
barrido y que se basa en el estudio de los electrones reflejados por una superficie. Un
dispositivo integra la imagen, la cual se observa en un sistema de televisin; mediante este
equipo es posible estudiar la estructura tridimensional de las superficies; por ejemplo, los cilios
de una clula, la forma bicncava de los hemates, etctera.
Este tipo de microscopio electrnico, dado su poder de resolucin (alrededor de 20 nm o ms),
permite el estudio detallado de estructuras cuyas dimensiones se encuentran entre los lmites
de resolucin del microscopio ptico (0.2 m) y el microscopio electrnico de transmisin que
puede alcanzar de 0.3-0.1 nm
Tcnicas de preparacin de muestras para observarlas al microscopio. Al observar una estructura al microscopio ptico o al electrnico, la luz o los electrones
atraviesan la muestra, dando lugar a la formacin de imgenes que son ampliadas por las
lentes del microscopio. Para esto es necesario que los objetos examinados sean lo
suficientemente delgados, para que la luz o los electrones los atraviesen (figura 2.4).
En el caso de la microscopa ptica las muestras deben tener un grosor de 5-8 m
aproximadamente, y para microscopa electrnica, valores entre 20 y 40 nm. Es necesario, por
tanto, cortar el material que ha de ser estudiado en "lascas" muy finas.
La preparacin del material biolgico muerto, para su estudio al microscopio ptico o al
electrnico, consta de cuatro pasos fundamentales.
1ro. La fijacin.
2do. La inclusin.
3ro. El corte.
4to. La coloracin.
Mediante la fijacin se logra detener los procesos de destruccin, celular o hstica, que se
producen por las enzimas contenidas en ellos, una vez muerto el organismo o al separarla de l.
Este proceso de destruccin celular recibe el nombre de autolisis.
Por otra parte, la estructura se conservan lo ms natural posible, ya que las sustancias fijadoras
actan sobre los componentes celulares deteniendo la autolisis mediante reacciones qumicas
con reactivos como el formol, el glutaraldehido, el tetraxido de osmio, etc., o pueden actuar
coagulando las protenas cuando se utiliza el calor.
A continuacin se realiza la inclusin del tejido, para que el material tenga la suficiente firmeza al
cortarse. El agua que contiene el tejido se sustituye por una sustancia que le da rigidez y evita
que se deforme. Esto se logra introduciendo el material a procesar en alcoholes de gradacin
creciente, lo que ir sustituyendo el agua por el alcohol. Despus el alcohol es sustituido por un
solvente orgnico como es el xilol, la acetona, etc., para de esta forma terminar incluyendo el
tejido en una sustancia que es miscible en este solvente orgnico. Estas sustancias son la
parafina, que se utiliza en microscopa ptica, y las resinas sintticas, que se utilizan en
microscopa electrnica.
Una vez incluido el material se realiza el corte utilizando equipos especiales, los cuales
presentan una cuchilla que corta "lascas" del material. Para microscopa ptica se utilizan
cuchillas de acero y el equipo recibe el nombre de micrtomo. En microscopa electrnica se utilizan los ultramicrtomos, que emplean cuchillas de vidrio o diamante.
Para el estudiante que comienza es muy difcil, imaginar los planos de corte de una estructura
determinada. En la figura 2.6 se representan los cortes dados a un huevo y a una estructura
tubular, comparndolos con la imagen que de estos se observa al verlos aislados.
Los cortes para su observacin al microscopio ptico, se montan en una lmina de vidrio
llamada portaobjetos. Para microscopa electrnica se montan en unas rejillas metlicas
pequeas que presentan perforaciones, las cuales permiten el paso del haz electrnico.
Para el estudio de cortes al microscopio ptico de campo brillante es necesario colorear
previamente la muestra con diferentes compuestos qumicos (colorantes), que tienen la
capacidad de reaccionar con los diversos componentes de las estructuras celulares.
La posibilidad de observar una coloracin dada en una estructura se debe a que esta se
comporta como un filtro de color, dejando pasar solamente la luz de determinada longitud de
onda.
Es importante para el estudiante la comprensin de algunos conceptos relacionados con la
coloracin. Los colorantes que corrientemente se emplean para la observacin de lminas
histolgicas, son sales neutras que presentan radicales cidos o bsicos, es decir, colorantes
cidos y bsicos. Una coloracin de uso corriente en histologa es la hematoxilina y eosina (H/E)
que emplea ambos tipos de colorantes. Con esta coloracin se observa que el ncleo se tie
con el colorante bsico (azul), y el citoplasma se colorea con el colorante cido (rosado).
El ncleo, al tener afinidad por el colorante bsico (el ADN capta el colorante bsico), es basfilo
y la propiedad que manifiesta esa estructura se denomina basofilia. Por su parte, el citoplasma,
excepto en clulas secretoras de protenas, es generalmente acidfilo, es decir, tiene afinidad
con el colorante cido eosina. La propiedad de reaccionar con los colorantes cidos es la
acidofilia.
Otro grupo de colorantes, los bsicos de anilina, incluyen el azul de toluidina, el azul A, el azul
de metileno. Se emplean para identificar los mucopolisacridos. Al colorearse las estructuras, lo
hacen de un color distinto al del colorante original. Esa propiedad se denomina metacromasia.
Los colorantes bsicos de anilina son el azul brillante, el rojo neutro y el verde Janus.
Las tcnicas de tincin incluyen tambin la utilizacin de varios colorantes. Ejemplo de ellos son
los mtodos tricrmicos como el Mallory, el Mallory-Azan y el mtodo de Masson utilizados para
demostrar las fibras del tejido conjuntivo, etc. Otra tcnica de coloracin muy empleada es la
tincin con sales de plata, que tie de negro o carmelita oscuro las estructuras celulares, estas
se denominan por la afinidad con las sales de platas argirfilas.
Por otra parte, el fenmeno fundamental que permite la visualizacin de las estructuras al
microscopio electrnico, esta dado por la dispersin electrnica que provocan los elementos
qumicos que componen las estructuras de la muestra. Estos elementos tienen por lo general
bajo peso atmico (C, O, N, H, etc.), por lo que se hace necesario asociar a estas estructuras,
compuestos que contengan metales pesados de mayor peso atmico, por ejemplo el tetraxido
de osmio y las sales de uranio, que reaccionan con zonas especficas de la muestra,
provocando una mayor dispersin y, por tanto, un contraste entre las diferentes zonas.
La imagen que se observa en la pantalla fluorescente del microscopio electrnico est formada
por los electrones que atraviesan la preparacin sin una gran dispersin. Los diferentes tonos
estn determinados por la llegada o no de ellos, donde las zonas brillantes corresponden, al
lugar en el que un mayor nmero de electrones chocan con la pantalla fluorescente r
Tcnica de congelacin fractura. Mediante esta tcnica es posible estudiar al M/E estructuras celulares superficiales o puestas al
descubierto por medio de la fractura de una muestra congelada a muy bajas temperaturas, sin
ningn tipo de procesamiento qumico que altere la ultraestructura de la misma.
La muestra se congela en nitrgeno lquidos (-196 C) y se monta en un equipo donde hay un dispositivo especial dentro de una campana, en la cual se hace un alto vaco. Mediante una
cuchilla se produce un corte que provoca una lnea de fractura en la muestra, quedando
expuesta la superficie donde se produjo el corte.
Esta superficie pierde agua por sublimacin y posteriormente se le evaporan carbn y metales
pesados desde diferentes ngulos, hasta cubrirla en su totalidad, logrando de esta manera, una
rplica o mascarilla de la misma. Por un procedimiento donde se elimina el material biolgico, la
replica se separa de la muestra y se examina al M/E, en ella se pueden apreciar las
caractersticas de las estructuras que quedaron impresas en la rplica (figura 2.7).
Tcnica citoqumicas e histoqumicas. Las clulas y los tejidos estn constituidas por protenas, carbohidratos y otros componentes,
los cuales se encuentran formando parte de las estructura de los mismos. Estas sustancias son
qumicamente activas, es decir, que en determinadas condiciones es posible hacerlas
reaccionar con otros compuestos.
Esta capacidad de reaccin es el principio en que se basan las tcnicas citoqumicas e
histoqumicas para la demostracin, en las clulas y en los tejidos, de un compuesto o
sustancia, o para la determinar la actividad de una enzima, o complejos enzimticos celulares e
hsticos.
El producto de estas reacciones son compuestos coloreados visibles al microscopio ptico, o
de alta densidad para su visualizacin al microscopio electrnico; por ejemplo, la demostracin
de lpidos acumulados intracelularmente en algunas patologas, o la demostracin de lpidos
que forman parte de estructuras celulares, se puede llevar a efecto mediante diversas tcnicas
con substancias que reaccionan con las grasas; uno de estos es el tetraxido de osmio, que
reacciona con los lpidos no saturados, y da un compuesto de color negro que puede
distinguirse tanto al microscopio ptico como al microscopio electrnico debido a su alta
densidad.
En otras ocasiones, es posible, mediante esta tcnica, demostrar la presencia o ausencia de un
orgnulo celular. Las clulas objeto de estudio se ponen en contacto con sustratos especficos
que reaccionarn con los componentes qumicos de un orgnulo dado, as dando coloracin al
M/O (figura 2.8).
Estas tcnicas brindan una informacin de la composicin qumica celular, as como de sus
elementos estructurales y su localizacin.
Tcnica inmunocitoqumica e inmunohistoqumica. Determinadas clulas de organismos superiores tienen la capacidad de responder ante
sustancias extraas, antgenos, sintetizando otros compuestos llamados anticuerpos.
La tcnica inmunocitoqumica se basa en el reconocimiento del antgeno por un anticuerpo que
previamente se ha conjugado con un fluorocromo, una enzima o un coloide de un metal pesado
(por ejemplo el oro).
Al conjugarse con estos compuestos, los anticuerpos pueden reconocer en el tejido o en la
clula, los componentes antignicos contra los cual fueron desarrollados, poniendo as de
manifiesto la localizacin o presencia de aquellas estructuras objetos del estudio, mediante
reacciones qumicas o a travs de microscopios especializados (microscopios de fluorescencia
y electrnico). Si se emplea un microscopio de fluorescencia, el marcador ser un fluorocromos,
los cuales emiten fluorescencia al ser excitados por la luz ultravioleta; si la reaccin
antgeno-anticuerpo se evidencia mediante una enzima se hace necesario el empleo del
sustrato de la misma, adems de una sustancia que proporcione un color determinado o un
precipitado que pueda ser distinguido en un microscopio ptico de campo brillante o con una
tcnica adecuada al microscopio electrnico.
Tcnicas de fraccionamiento celular Cuando se requieren separar los componentes intracelulares (organitos), la tcnica de eleccin
es la centrifugacin o la ultracentrifugacin en un medio isotnico. Para esto es necesario
romper previamente las clulas mediante procedimientos mecnicos (en un homogeneizador
con mbolo de vidrio o tefln), con la consiguiente liberacin al medio de sus componentes.
En la centrfuga las partculas de distinta densidad, forma y tamao, sedimentan a diferentes
velocidades y tiempo. De este modo se obtienen distintas porciones o fracciones celulares.
La unidad que define la velocidad de sedimentacin de una partcula en un campo gravitacional,
se denomina unidad Svedverg, la cual relaciona la velocidad angular del rotor de la centrfuga
con la distancia de la partcula al eje del rotor. Esta unidad es una constante para cada partcula
y generalmente se describe como una unidad S.
Aunque con esta tcnica se obtienen fracciones celulares bastante puras, no es posible evitar la
contaminacin de una determinada fraccin con partes de otra. Como se plante anteriormente,
el comportamiento de las diferentes partes de la clula en el campo centrifugacional, est
determinado por varios parmetros que pueden coincidir en organitos diferentes; por ejemplo,
una mitocondria pequea puede tener similar forma, talla y densidad que un lisosoma y, por
tanto, se obtiene una fraccin mitocondrial contaminada por lisosomas. Este hecho es necesario
tenerlo en cuenta cuando se est estudiando el contenido enzimtico de determinada fraccin,
ya que se pueden falsear los resultados (figura 2.10).
Tcnica de cultivo de tejidos El mtodo consiste en cultivar clulas o tejidos en un medio nutritivo. En estos cultivos se
realizan estudios sobre distintos procesos, tales como la divisin, el crecimiento, la
diferenciacin celular y otros.
Estas clulas de cultivo provienen de rganos o tejidos animales o vegetales, las cuales,
mantenindolas en un medio nutritivo adecuado, y con temperatura, pH y otros requerimientos
especiales, pueden desarrollar muchas de las funciones metablicas que realizaban cuando
formaban parte de los tejidos.
Esta tcnica es muy til para el estudio de los virus, utilizando a las clulas de cultivo como
hospederas de ellos. La tcnica en cuestin tambin se utiliza en el estudio de clulas
cancerosas y su comportamiento en el desarrollo de tumores.
En general, las clulas de cultivo sirven como material de experimentacin sobre el cual se
pueden hacer diversos estudios, empleando todas las tcnicas descritas.
Como hemos estudiado, son diversos los mtodos y tcnicas empleados; no obstante, con el
desarrollo de las ciencias irn surgiendo nuevas tcnicas que permitan a los cientficos un
conocimiento cada vez ms profundo de las clulas y su funcionamiento.
Es importante tener en cuenta que cada mtodo y tcnica tiene sus limitaciones y que solo
haciendo un uso racional de ellas, se puede lograr un conocimiento cada vez ms completo.
Captulo 3
LA CLULA EUCARIOTA.
GENERALIDADES.
Al observar con un microscopio un corte de tejido animal o vegetal, se aprecia que est
constituido por pequeas unidades similares entre s, las clulas, que son la base estructural y funcional de los seres vivos.
De los estudios realizados en corcho por Robert Hooke (1665), surge la palabra "clula", que
designa a las pequeas cavidades de la pared de ese vegetal, constituido fundamentalmente
por celulosa. Posteriormente, el trmino, se aplic a todos los organismos vivientes
microscpicos, que tienen vida independiente, es decir, a aquellos organismos que, colocados
en un ambiente con las condiciones adecuadas de oxgeno, CO2, nutrientes, pH y temperatura
mantienen el metabolismo celular.
Los organismos pueden ser unicelulares y pluricelulares. Los unicelulares constituyen los microorganismos, como por ejemplo, las bacterias: y los pluricelulares, por el contrario, estn
constituidos por varios tipos celulares, cada uno de los cuales realiza determinadas funciones
especializadas.
Las clulas pueden ser de dos tipos: Procariotas, cuando el material gentico se encuentra libre en el citoplasma sin ninguna membrana que lo asle, y Eucariota, cuando el material gentico est aislado por un sistema de membranas formando el ncleo celular.
TEORA CELULAR. La teora celular plantea esencialmente que todos los organismos estn compuestos por clulas y elementos que estas producen.
El estudio de las clulas, se debe al trabajo cientfico de muchos investigadores, el cual
comienza en el siglo XVII con la utilizacin de lentes y el invento del microscopio. A principios
del siglo XIX con los descubrimientos de diversos autores comienza a elaborarse y quedar
definida la teora celular.
En la actualidad la teora celular plantea lo siguiente:
La clula es la unidad estructural y funcional de los organismos vivos. Las clulas de un organismo determinan las caractersticas estructurales y funcionales del
mismo.
Las clulas se originan a partir de otras clulas y la continuidad se mantiene a travs de la informacin contenida en el material gentico celular.
La clula constituye por tanto la unidad de la materia viviente.
Comenzaremos a estudiar las caractersticas generales de las clulas haciendo siempre
referencia a la clula eucariota, pues el estudio de las clulas procariotas se har en otras
disciplinas, como la Microbiologa.
FORMA Y TAMAO CELULAR. La forma de las clulas es muy variable, y existen mltiples factores que la determina. En
general, la forma depende de la funcin que realice la clula; por ejemplo, las clulas musculares, especializadas en la contraccin, presentan una forma alargada y las clulas nerviosas, especializadas en la conduccin de estmulos, tienen largas prolongaciones que se
ramifican.
Otras clulas, como los glbulos blancos de la sangre, adoptan una forma esfrica debido a la
tensin superficial dentro de los vasos sanguneos, pero
cuando salen de los mismos a ejercer sus funciones de defensa, presentan una forma irregular
con pequeas prolongaciones seudpodos que facilitan su movimiento. Las clulas de los epitelios que estn muy unidas entre s, son polidricas y pueden verse aplanadas, cbicas
cilndricas.
El tamao celular tambin varia, pero se pueden clasificar como lo hizo el histlogo espaol
Santiago Ramn y Cajal en:
Clulas pequeas ------- menos de 12 micrmetros
Clulas medianas ------- entre 12 y 30 micrmetros
Clulas grandes --------- ms de 30 micrmetros.
Existen clulas con un tamao de aproximadamente 4 m como es el de las clulas granulosas
del cerebelo y otras que alcanzan tamaos de 100 m o ms como las neuronas motoras del
asta anterior de la mdula espinal.
CARACTERSTICAS GENERALES DE LAS CLULAS EUCARIOTAS. Todas las clulas eucariotas, independientemente de la funcin que realicen tienen en comn:
La presencia de una membrana plasmtica que delimita el contenido celular, del medio que la rodea.
Una endomatriz fluida (citosol) compuesta por una solucin de protenas, electrolitos y carbohidratos, en la que est presente un sistema de endomembranas que delimitan: compartimentos (organitos) en los cuales se desarrolla el metabolismo celular y sus productos( inclusiones) y el ncleo que constituye por su contenido en ADN, el centro rector de la actividad metablica celular .
La presencia en la matriz citoplasmtica de estructuras proteicas filamentosas (microtbulos, microfilamentos y filamentos intermedios), que constituyen el citoesqueleto.
La Matriz citoplasmtica con los componentes del citoesqueleto, los organitos, las inclusiones y
el citosol, constituyen el citoplasma que observamos en las clulas con la coloracin de rutina
que se emplea en Histologa es decir Hematoxilina- Eosina (H/E).
En el citoplasma, se produce, almacena y libera energa; se sintetizan protenas, lpidos y polisacaridos y se llevan a cabo otras mltiples funciones. Su organizacin, renovacin y
generacin depende de la informacin contenida en el ncleo.
El volumen del citoplasma es proporcional al del ncleo. La relacin ncleo citoplasma, vara de
un tipo celular a otro; en la mayora de las clulas el citoplasma excede en tres a cinco veces el
volumen nuclear.
COMPARTIMENTACIN CELULAR El concepto compartimentacin define el hecho de que existan distintos espacios celulares, limitados por una membrana, que realicen distintas funciones, lo cual crea en la clula una
divisin del trabajo: por ejemplo, en las mitocondrias se efecta la respiracin; en los lisosomas,
la digestin celular; en el retculo endoplasmtico, la sntesis de diversas sustancias; etctera.
Es por esto que podemos hablar de organitos membranosos y organitos no membranosos. A
partir de la utilizacin del microscopio electrnico (M/E), cambi totalmente la imagen estructural
que se tena de la clula. Esto se debi a que en el hialoplasma, aceptado hasta entonces como
un complejo coloidal, se observaron un conjunto de estructuras, algunas rodeadas de
membrana, y otras no, que condujeron a la clasificacin que actualmente tenemos de los
organitos.
Los organitos membranosos son:
Membrana plasmtica Retculo endoplasmtico liso Retculo endoplasmico rugoso. Aparato de Golgi. Mitocondrias. Lisosomas. Peroxisomas. Los organitos que no poseen membrana son:
Ribosomas. Centriolos. Microtbulos Microfilamentos
El lmite de la clula est determinado por la membrana plasmtica. Los organitos son: retculo
endoplasmtico, aparato de Golgi, mitocondrias, ribosomas, lisosomas, peroxisomas y
centriolos. Las inclusiones son lpidos, glucgeno, caroteno, melanina y otros.
MEMBRANA CITOPLASMTICA. A fines del siglo pasado, a partir de estudios bioqumicos y de permeabilidad, se determin la
existencia en todas las clulas de una estructura de naturaleza lipoproteica, no visible al
microscopio ptico, y que se denomin membrana plasmtica o plasmalema. Debido a que el poder de resolucin del microscopio ptico no permite la visualizacin de la
estructura de la membrana, los investigadores que trabajaron al respecto antes de la dcada del
cincuenta de este siglo, plantearon diferentes modelos hipotticos de membrana, los cuales
trataban de conjugar la composicin qumica de ella, con sus propiedades de permeabilidad.
Con el desarrollo de las tcnicas de microscopa electrnica, a partir de 1950, se aprecia la
membrana citoplasmtica, formada por tres lminas con un grosor de 7.5-10 nm. La estructura
trilaminar formada por dos capas oscuras perifricas y una capa central clara, no solo se
observaba en la membrana plasmtica, sino que tambin fue observada en las membranas de
todos los organitos membranosos, por lo que surge el concepto de unidad de membrana planteado por Robertson. El concepto de unidad de membrana en la actualidad se ha
reconsiderado debido a que la imagen observada al M/E corresponde mas bien a un artefacto
de la tcnica empleada en la fijacin, que a la estructura de las membranas celulares, as como,
la composicin qumica y la funcin de las membranas es diferente en las clulas y dentro de
una misma clula.
Composicin qumica. Como planteamos anteriormente, en la composicin qumica de la membrana plasmtica estn
presentes lpidos, protenas y carbohidratos. Las proporciones de estos tres elementos varan
de un tipo celular a otro.
Los lpidos, ms abundantes en la membrana, son: fosfolpidos, triglicridos, esteroides y
glicolpidos, los cuales se organizan formando una bicapa que se corresponde con la lnea
central clara que se observa, al M/E, en la estructura trilaminar de la membrana.
Las protenas, por su parte, son molculas anfteras que se encuentran formando una
complicada estructura tridimensional. Su disposicin en la membrana es ms compleja que la
de los lpidos, y en la estructura trilaminar son responsables de las capas oscuras perifricas
que en ellas se observan.
Entre otras protenas, en la membrana se han aislado protenas cidas del tipo de las tubulinas
y protenas enzimticas, tales como la 5-nucleotidasa y la Mg++ ATP activada por Na+ y K+.
Los carbohidratos se localizan en la membrana unidos a los lpidos y a las protenas formando
glicolpidos y glicoprotenas.
La presencia de los carbohidratos en la cara externa de la membrana le confieren cierta
asimetra (de la que hablaremos con posterioridad). Estos carbohidratos son la base de una
estructura filamentosa que rodea a la cara externa de la membrana plasmtica y que se
denomina cubierta celular o glicoclix.
Uno de los carbohidratos ms frecuentes es el cido silico, que conjuntamente con la
presencia de grupos carboxilos le confieren una carga negativa a la superficie celular.
Modelos moleculares de membranas. La estructura trilaminar tan relativamente sencilla que se observa de la membrana plasmtica al
M/E, no explica las propiedades fisiolgicas tan complejas que ella presenta; por lo que a partir
de su observacin al M/E. han sido muchos los modelos moleculares hipotticos que se han
planteado para explicar la organizacin molecular de los compuestos constituyentes de la
membrana.
As se presentan modelos como el de Davson-Danielli, en el que se plantea que la bicapa
lipdica est cubierta por dos capas monomoleculares de protena. Posteriormente Lehninger
modific el modelo e incluy la cubierta externa. Otros muchos modelos fueron elaborados, sin
que pudiera explicar la correspondencia entre la estructura molecular y las funciones de la
membrana en la clula.
En estudios realizados en membranas de eritrocitos, se determin que la cantidad de lpidos
presentes en ella eran suficientes para que los lpidos se organizaran formando una bicapa.
No es hasta 1970, que producto de observaciones realizadas por Singer con las tcnicas de
congelacin-fractura y congelacin-grabado, que se plantea un modelo que respondiera a los
conocimientos que se tenan en la membrana.
En esta tcnica se fractura la membrana a nivel central, separando las dos zonas proteicas.
Contrario a lo que se esperaba, en la zona de fractura se observaron unas estructuras
globulosas que se hallaban encajadas en la membrana; posteriormente fueron identificadas
como protenas globulares.
Esto hizo cambiar en cierto aspecto el concepto molecular que se tena de la membrana en
relacin con las protenas, y es as que en 1972, Singer y Nicholson, plantean el modelo de
mosaico fluido.
El modelo plantea una matriz lipdica acuosa, y protenas de tipo globular que se disponen de
dos formas: en la periferia y en todo el espesor de la membrana. Los lpidos y las protenas
estn dispuestos en una forma parecida a mosaicos permitiendo cierto movimiento de
lateralizacin y rotacin (sobre su eje) a estas molculas debido a su estructura y composicin
molecular fundamentalmente a las interacciones no covalentes.
Las primeras se denominan protenas perifricas o extrnsecas y las otras, protenas
integrales o extrnsecas. Este modelo hace pensar en un mar de lpidos en el que estn incluidos "tmpanos" que son las protenas.
Muchas de las molculas de protenas integrales que atraviesan la bicapa lipdica, estn unidas
de manera directa o indirecta a microtbulos y microfilamentos del citoplasma.
Asimetra de la membrana. Posteriormente se plante un nuevo concepto en relacin con la membrana plasmtica, la
asimetra, que establece ciertas diferencias entre las superficies internas y Externas. La
distribucin asimtrica significa la distribucin desigual de los componentes moleculares que
forman parte de la membrana, pudindose encontrar los mismos formando parte de la cara
protoplasmtica y en otros casos de la cara extracelular. Por ejemplo, los oligosacridos unidos
a glicoprotenas y glicolpidos forman parte de la cubierta celular o glicoclix, es decir, se limitan
a la cara externa de la membrana. Tambin, en la mitad de la superficie externa se localizan
varias molculas receptoras, las cuales se relacionan con elementos del medio externo de la
clula.
Por otra parte se ha determinado que el contenido de lpidos y protenas de ambas caras de la
membrana es diferente.
Tambin, se han observado microfilamentos y microtbulos unidos a protenas de la parte
citoplasmtica de la membrana y que, al parecer, controlan el movimiento de ellas.
Propiedades fisiolgicas. La membrana plasmtica funciona como una barrera protectora que mantiene la integridad del
protoplasma a la par que determina el transporte de sustancias entre el medio interno celular y
el medio externo.
La membrana es selectivamente permeable y muestra distintos mecanismos de transporte, los
cuales van desde la simple difusin u osmosis, hasta procesos tan complejos como son la
pinocitosis y fagocitosis. En la membrana se generan potenciales elctricos que se transmiten
como una onda de excitacin de un punto a otro de la clula. Por ltimo, en la membrana hay
molculas que funcionan como receptores hormonales en el reconocimiento de determinadas
hormonas hidrosolubles.
MATRIZ CITOPLASMTICA O ENDOMATRIZ Como explicamos anteriormente, los componentes del citoesqueleto, los organitos y las
inclusiones citoplasmticas estn suspendidos en una solucin de protenas y otras sustancias
que se denomina citosol o componente fluido de la matriz. La matriz citoplasmtica est formada por: Componentes para las funciones metablicas. Enzimas solubles, que son componentes proteicos que intervienen en la glucolisis
anaerbica, en la activacin de los aminocidos para la sntesis proteica y en general, en el
metabolismo celular (como catalizadores biolgicos).
Protenas estructurales, en su mayora de forma globular y de las cuales dependen la viscosidad celular, los movimientos internos y ameboideos, la formacin de microtbulos y
otros.
Acidos ribonucleicos, que intervienen directamente en la sntesis proteica.
CITOESQUELETO El citoesqueleto, est constituido por microfilamentos, filamentos intermedios y microtbulos que forman una red tridimensional de soporte al resto de las estructuras citoplasmticas y que se fija a protenas de la membrana. Mientras ms caprichosa es la forma
celular, ms desarrollo es necesario en este andamiaje proteico, ya que contribuye a la
arquitectura celular, la fijacin de los organitos y a sus movimientos a travs del citosol.
Tambin facilita los movimientos celulares y el mantenimiento de las uniones celulares.
Microfilamentos Se utiliza el trmino de fibra, fibrilla y filamento, para designar estructuras alargadas o filiformes.
Cuando estas estructuras pueden ser observadas con aumento medio del M/O, se denominan
fibras, las cuales estn formadas por unidades fibrilares menores llamadas fibrillas y que
solamente son observadas con grandes aumentos del M/O. Estas fibrillas, a su vez, estn
formadas por unidades menores denominadas filamentos o microfilamentos, que solo son
visibles al M/E.
Los filamentos presentan un dimetro de 5-15 nm y una longitud variable. Los filamentos estn
presentes prcticamente en todas las clulas, aunque su nmero difiere segn el tipo celular.
Actualmente se conocen tres categoras de filamentos. En la primera categora, se incluyen los
microfilamentos que presentan entre 5-6 nm de dimetro y que estn compuestos por la
protena actina. Esta protena fue identificada primeramente con los msculos, actualmente se
ha comprobado que est presente en muchos otros tipos celulares. Estos filamentos se
localizan por debajo de la membrana plasmtica y forman, junto con otros tipos de filamentos, el
velo terminal. Asociados con estos filamentos, se pueden apreciar tambin otras protenas:
troponina, tropomiosina y -actina.
La segunda categora de filamento incluye los filamentos de miosina, que al igual que la actina
se observ primero en las clulas musculares. Son filamentos ms gruesos que los filamentos
de actina y pueden llegar a medir hasta 10 nm de dimetro. Al igual que en el msculo forma
complejos con la actina e interviene en los movimientos celulares.
El mecanismo de contraccin de filamentos de actina y miosina, lo estudiaremos en el captulo
de tejido muscular.
Sistemas contrctiles no musculares se han demostrado en muchos animales, por ejemplo, en
las clulas del epitelio intestinal se ha comprobado la presencia de actina en las
microvellosidades que se conectan a los microfilamentos y a las protenas de la membrana.
Filamentos intermedios La tercera categora de filamentos incluye los filamentos intermedios; estos tienen entre 7-10 nm
de dimetro y se relacionan con el mantenimiento de la forma celular, constituyendo una malla a
travs del citoplasma.
Los tipos de filamentos intermedios son:
1) Filamentos de citoqueratina presentes fundamentalmente en las clulas epiteliales, existiendo alrededor de 20 variedades de los mismos.
2) Neurofilamentos que forman junto con los neurotbulos un componente esencial del axn de las neuronas y que ayuda a mantener la arquitectura celular. Tambin mediante la
ankirina se unen a las protenas de membrana para facilitar la conduccin nerviosa.
3) Filamentos gliales presentes en los astrocitos.
4) Filamentos de vimentina presentes en clulas de origen mesodermico. 5) Filamentos de desmina se pueden observar por ejemplo en las clulas musculares
esquelticas.
6) Filamentos heterogneos estn formados por la combinacin de varias protenas como pueden ser desmina, vimentina y synemina.
En el ncleo, se unen a la superficie interna de la membrana interna de la envoltura nuclear y se
denominan lmina nuclear. Microtbulos Los microtbulos se encuentran en casi todas las clulas del organismo. Son estructuras
alargadas de un dimetro de unos 25 nm y de longitud variable y que tienden a ser rectos, lo
que implica que tienen cierta rigidez, aunque son lo suficientemente flexibles para que se doblen
sin romperse.
Los microtbulos ayudan a la conservacin de la forma celular, facilitan el flujo de diversas
partculas y sustancias a lo largo de las clulas, siendo caractersticas en la clula nerviosa, la
cual presenta en sus prolongaciones los llamados neurotbulos, que son en realidad microtbulos. Otra funcin fundamental de los microtbulos es en el movimiento y la formacin
del huso mittico.
Estructura de los microtbulos Los microtbulos estn formados por una protena globular denominada tubulina, que tiene un peso molecular de 55 000 Dalton. Cada microtbulo est compuesto por 13 protofilamentos de
tubulina, en el que se observan dos clases: tubulina alfa y tubulina beta, en cantidades
equivalentes de ambas tubulinas dispuestas alternadamente.
Las tubulinas tienen la propiedad de acoplar GTP y Mg++, pero no acoplan ATP. Las tubulinas
son quinasas GTP asicas, siendo estimuladas por el AMP cclico.
Los microtbulos son estructuras polares cuya ensamblaje ocurre por un polo y la
depolimerizacin por el otro, se encuentran en un estado dinmico constante
desensamblndose en monmeros y dmeros, y estos a su vez se incorporan a los
microtbulos. Esta dinmica, as como la fijacin que realizan los dmeros de tubulina con un
frmaco, la colquicina, han servido para el estudio de diversos procesos celulares. Uno de ellos
es la inhibicin de la formacin del huso mittico en las clulas en divisin, lo que hace que
puedan ser estudiados sus cromosomas en metafase, que es la forma o fase en que se detiene.
Este frmaco no acta sobre los microtbulos de cilios, flagelos y centriolos, los cuales
presentan en su constitucin microtbulos ms estables. Una vez eliminada del medio la
colquicina, se reanuda la formacin de microtbulos a partir de los dmeros de tubulina
citoplasmtica. Dicha formacin se inicia en sitios especiales, distribuidos por el citoplasma.
Estos sitios se encuentran cerca de los centriolos, cuerpos basales y cilios, y es el llamado
cinetocoro a nivel de los cromosomas.
Centriolos Los centriolos los estudiamos en este espacio por su relacin con los microtbulos, ya que actan como un centro organizador de los mismos.
Los centriolos son dos estructuras cilndricas, formadas por microtbulos, que se encuentran
constituyendo el centrosoma o regin perinuclear.
Los centriolos miden 0,5 m de longitud por 0,25 m de dimetro, y presentan un extremo
ocluido y otro abierto. Cada par de centriolos estn orientados perpendicularmente.
Las clulas presentan uno o dos centrosomas, pero hay clulas poliploides (clulas hepticas)
que pueden presentar ms. Los centriolos vistos al M/O se observan como dos pequeos
puntos, pero, observados al M/E se observan formados por una pared de microtbulos. Esta
pared, cuando se corta transversalmente, se aprecia que est constituida por nueve grupos de
tres microtbulos (tripletes), los que se disponen simtricamente y equidistantes entre s.
La matriz pericentriolar es densa, y hacia ella convergen microtbulos citoplasmticos.
Los centriolos se originan formando un ngulo de 90o con respecto al centriolo preexistente, y
los tripletes se forman mediante un mecanismo de ensamblaje de tubulina, similar al de la
formacin de los microtbulos.
NCLEO Una de las caractersticas de las clulas eucariotas es que presentan el material nuclear
organizado y delimitado por una envoltura membranosa, a travs de la cual se establece el
intercambio de material con el citoplasma.
Ese ncleo que observamos en la clula eucariota en perodos de no divisin, se denomina
Ncleo en Interfase.
Ncleo en Interfase En el ncleo se aprecia, limitndolo del citoplasma, la envoltura nuclear, y en el interior del
ncleo se observan grnulos de cromatina de diferente tamao, uno o dos nuclolos y la matriz
nuclear.
El tamao del ncleo es de 5-15 m aproximadamente y aunque las clulas ms grandes son
las que tienen un ncleo mayor, esto no constituye una regla. Lo que si existe para cada tipo
celular es una relacin entre el volumen del ncleo y el del citoplasma, que se expresa por:
Volumen nuclear
= relacin ncleo-citoplasma
volumen celular-volumen nuclear
El nmero por clulas varia, aunque lo ms frecuente es la presencia de un solo ncleo. Se
pueden encontrar clulas con dos ncleos, como las clulas hepticas o las cartilaginosas.
Otros tipos de clulas presentan un mayor nmero de ncleos y se denominan multinucleadas,
por ejemplo la fibra muscular esqueltica. La forma del ncleo es variable, generalmente es de
forma esfrica, pudiendo presentarse de forma ovoide, arrionada, fusiforme o alargada y
multilobulada. La disposicin del ncleo es variable entre los distintos tipos celulares, pero
constante para un mismo tipo de clula, sobre todo en las clulas que forman parte de los
tejidos. En algunos tipos de clulas mviles como los leucocitos, varan segn el movimiento de
la clula.
Al M/O se describen tres tipos de ncleos:
cromatina laxa o de cara abierta; cromatina condensada o de cara cerrada; intermedio, con caractersticas de los dos ya descritos.
El ncleo de cromatina condensada o de cara cerrada, es un tipo de ncleo en el cual no se
pueden identificar las estructuras que se observan en su interior, debido a la gran condensacin
que presenta la cromatina.
El ncleo de cromatina laxa o de cara abierta, es claro, y en el, se identifican sin dificultad todos
sus componentes.
Para explicar el ncleo en interfase tomaremos como patrn el ncleo de cara abierta o de
cromatina laxa. En el ncleo de interfase, es decir, de las clulas que no se encuentran en el
perodo de divisin, se describen cuatro partes constituyentes: envoltura nuclear, nuclolo,
cromatina y jugo nuclear.
Envoltura nuclear Como se seal al principio, la caracterstica principal que distingue a los organismos eucariotas
de los procariotas es que los primeros presentan el material nuclear delimitado por una
envoltura membranosa. Al M/E se comprob que la envoltura nuclear es una estructura
compleja, formada por una membrana interna y otra externa, el espacio perinuclear entre ellas y
los complejos del poro. En general, la estructura nuclear es similar para todas las clulas
eucariotas y vara discretamente en algunos de sus elementos constituyentes, aunque conserva
el esquema general de organizacin.
Las membranas que forman la envoltura nuclear tienen una composicin lipoproteica y son una
continuidad del sistema de endomembranas que explicamos anteriormente que compartimenta
la estructura celular. Cada una tiene un espesor de 7-8 nm y estn separadas por el espacio perinuclear, el cual vara de 15-30 nm y no es uniforme a todo lo largo de la envoltura del ncleo. El espacio perinuclear contiene material estructurado, aunque esto no implica que en l
no haya material orgnico e iones. A travs del espacio perinuclear tambin se intercambia
material con el citoplasma.
Las dos membranas de la envoltura nuclear se fusionan en ciertos sitios y forman una
estructura circular o poligonal con un dimetro que vara entre los 30-100 nm. Estas
discontinuidades reciben el nombre de poros, los cuales tienen una estructura compleja, que
actan a manera de diafragma y que estn constituidos por 8 complejos proteicos. Los poros
forman canales que permiten el paso de pequeas macromolculas del ncleo al citoplasma.
Por la parte interior del espacio que limitan las dos membranas fusionadas se aprecia un
material finamente granuloso, que se proyecta hacia las caras internas y externas del poro en
forma de un cilindro o anillo. Por dentro de la membrana interna existe una estructura formada
por un material denso, homogneo, de constitucin proteica, con un espesor de unos 280 nm
que recibe el nombre de lmina interna densa y que acta como un esqueleto y le proporciona rigidez a la envoltura nuclear. Esta se encuentra unida a la parte interna de la envoltura nuclear
separndola de la cromatina. Este material se interrumpe a nivel de los poros. La lmina nuclear
est constituida por tres tipos de polipptidos denominados lamina A, B y C. Estos polipptidos
durante la mitosis se fosforilan sufriendo un desensamblaje la envoltura nuclear y una dispersin
en el citoplasma. Al finalizar la telofase, los polipeptidos se desfosforilan permitiendo el
reensamblaje de la envoltura nuclear y la formacin nuevamente del ncleo celular.
La membrana externa se contina con el retculo endoplsmico rugoso. Se ha podido
comprobar que las membranas de la envoltura nuclear contienen enzimas semejantes a las del
RER. Tambin se ha observado que durante la mitosis la envoltura nuclear se forma a partir de
las membranas del RER. En este proceso slo quedan ribosomas unidos a la membrana
externa; unidos a la envoltura nuclear tambin se observan microtbulos y microfilamentos.
Nuclolo Este componente nuclear fue descrito por primera vez 1771, hace por tanto ms de 200 aos;
en 1898 se realiz un estudio de su morfologa en distintas especies y ya en la dcada de
1930-1940 se plantearon aspectos sobre la funcin nucleolar, relacionados con la sntesis
proteica y el tamao del nuclolo, as como se observaron irregularidades estructurales en
clulas cancerosas.
En 1963 el nuclolo se estudi al M/E y se observ la composicin granular y fibrilar que
presenta; en este mismo ao el nuclolo se aisl por tcnicas de ultracentrifugacin, lo cual
permiti el estudio bioqumico. Este estudio ha brindado ms informacin acerca de la funcin
de esta pequea estructura del ncleo.
La variabilidad en nmero y tamao del nuclolo, as como las dudas que existan con respecto
a su existencia, desaparecieron al observar el nuclolo en clulas vivas utilizando el microscopio
de contraste de fase. Estos resultados sirvieron para llevar a cabo, mediante tcnicas de
microdiseccin, la reimplantacin de nuclolos en otras clulas, o para obtener muestras de
nuclolos.
El nuclolo en clulas fijadas y coloreadas presenta dos partes. Una denominada pars amorpha, que no presenta material estructurado en su constitucin y que por tanto se observa como una zona clara, y la otra parte denominada nucleolonema (parte estructurada del nuclolo), estructura parecida a una pelota de estambre y que en la actualidad se ha podido
comprobar que adopta ms bien forma de una esponja de mar, quedando la pars amorpha
contenida, por tanto, en las cavidades del nucleolonema.
La estructura del nuclolo es en realidad compleja, ya que observada al M/E se visualizan
cuatro zonas distintas. Una de estas zonas est formada por estructuras granulares que miden
entre 15 y 20 nm de dimetro. La presencia de estos grnulos ha servido para denominar a esta
zona como parte granular. Una segunda zona formada por fibrillas o grupos de fibrillas con un dimetro entre 5 y 10 nm, denominndose esta zona como parte fibrilar. La matriz nucleolar, que es otra de las cuatro zonas, interconecta a las dos zonas anteriores y est formada por un
material amorfo ligeramente ms denso a los electrones que en el fondo en el cual se encuentra
el nuclolo. La cuarta zona se compone de agregados de fibrillas de unos 10 nm de dimetro, y
corresponde a porciones de cromatina que se extienden hasta el nuclolo, llamada cromatina nucleolar, donde se localiza el organizador nucleolar que es el que rige la sntesis de los componentes del nuclolo.
Mediante tcnicas de digestin enzimtica se ha observado al M/E que la ribonucleasa remueve
tanto la zona fibrilar como granular, lo que indica que el ARN es uno de los mayores
constituyentes del nuclolo. La pepsina, que es una proteasa, acta sobre la matriz sin que
aparentemente afecte la zona granular o la fibrilar.
La utilizacin de la proteasa y la ribonucleasa remueven conjunta y prcticamente todo el
material del nuclolo, a excepcin de la cromatina; esto indica que la composicin qumica del
nuclolo es un complejo ARN protena. Adems de este complejo se pudo determinar la
existencia de ADN mediante el empleo de diversas tcnicas experimentales, entre las que se
pueden mencionar la digestin enzimtica con ADNasa, la incorporacin de la timidina tritiada
en la regin del nuclolo y la utilizacin de colorantes fluorescentes selectivos del ADN.
Los componentes granulares del nuclolo son similares en algunos aspectos a los ribosomas
citoplasmticos y contienen probablemente ARN 28s al igual que los ribosomas. Algunos
autores han presentado evidencias de sntesis proteica en el nuclolo, lo que explicara el sitio
donde se sintetizan los protenas de los ribosomas.
Cromatina y matriz nuclear Cuando se estudia una clula en un microscopio de contraste de fase, se puede apreciar que el
ncleo de las clulas vivas se observa con aspecto ligeramente fibroso. Esta apariencia puede
ser difusa o formar parte de conglomerados en distintas partes del ncleo, fundamentalmente en
la periferia, por la parte interna de la envoltura nuclear.
Al utilizar la tcnica de H/E, se aprecia que este material fibroso se colorea con la hematoxilina
(colorante de tipo bsico); por otra parte, mediante el empleo de tcnicas citoqumicas
especficas para la demostracin del ADN (reaccin de Feulgen) y con colorantes selectivos
para las protenas bsicas, se pudo concluir que este material est constituido
fundamentalmente por nucleoprotenas. Debido a la afinidad por los colorantes, este
componente del ncleo recibi el nombre de cromatina (cromo, color). La cromatina en las clulas fijadas y coloreadas con hematoxilina adopta una disposicin en grumos
caractersticos, pudindose apreciar entre ellos cromatina dispuesta en forma de grnulos. A
estos grnulos se les denomin heterocromatina. La heterocromatina del ncleo de interfase se observa no solamente en los cromosomas sexuales, sino tambin en otros cromosomas o
autosomas.
Actualmente se designa con el nombre de heterocromatina, a los cromosomas o porciones de
cromosomas que permanecen visibles durante la interfase. La porcin de cromosomas que se
deja visualizar al desarrollarse el cromosoma, o sea, las nucleoprotenas , se designan con el
nombre de eucromatina. La heterocromatina est relacionada con las porciones de los
cromosomas que no estn brindando informacin para la sntesis de nuevas macromolculas;
en cambio, la eucromatina es la porcin de los cromosomas que se encuentra en estado
funcional. Es por esto que las clulas que estn en una gran actividad sinttica, por ejemplo, las
clulas secretoras, las neuronas, etc., presentan un ncleo con poca cromatina condensada,
pues por su actividad sinttica la mayora de las molculas de ADN estn brindando
informacin. En estas clulas existen porciones de heterocromatina, correspondiente a las
zonas que contienen la informacin no necesaria para la funcin en que esa clula se ha
especializado.
La cromatina vista al M/E presenta un aspecto fibroso. Estas fibras tienen un dimetro
aproximado de 10 nm y se observan entre ellas estructuras que parecen corresponder a fibras
cortadas transversalmente. Mediante tcnicas autorradiogrficas, administrando timidina tritiada,
se ha comprobado que el ADN est limitado a las zonas donde se observan estas estructuras
filamentosas. Entre los elementos fibrilares se han observado distintos tipos de granulaciones
que varan de tamao, siendo este de 20-80 nm (como promedio). Se han descrito unos
grnulos alrededor de la cromatina que contienen ADN y que recibieron el nombre de grnulos pericromatnicos.
La matriz nuclear carioplasma constituye la fase dispersante de las sustancias coloides que estn contenidas en el ncleo, no se colorea y en l se encuentran elementos que intervienen
en las reacciones enzimticas nucleares.
ORGANITOS CITOPLASMATICOS Mitocondrias y respiracin celular Las mitocondrias son organitos citoplasmticos membranosos, que realizan la respiracin celular, es decir, una serie de procesos que culminan en la produccin de compuestos ricos en energa, la cual es utilizada en el metabolismo celular.
Su nombre derivado del griego (mitos, hilo y condros, grano), se relaciona con la forma que se
observa al microscopio ptico, una forma alargada o filamentosa y una forma redondeada o
granular.
El tamao de las mitocondrias es muy variable, miden aproximadamente entre 0.5-1 m de
dimetro y entre 5 y 10 m de longitud.
Como las mitocondrias estn relacionadas con el metabolismo celular, el nmero de ellas est
en dependencia de la actividad de la clula, existiendo pocas en algunos tipos celulares como el
linfocito, y hasta cientos de ellas en otros tipos, como es el caso del hepatocito.
Las mitocondrias pueden aislarse fcilmente mediante ultracentrifugacin. Mediante mtodos
qumicos se ha determinado que estas estructuras presentan un peso seco de 30% de lpidos y
un 60-70% de protenas, la mayora del tipo intrnseco.
Las mitocondrias se pueden colorear selectivamente mediante la fucsina bsica o por medio de
coloraciones supravitales como el verde Janus, el cual les imparte un color verdoso.
Con la utilizacin de la microscopa de fase, en clulas vivas, se ha observado que las
mitocondrias se mueven constantemente, cambiando tambin su forma.
Estructura al M/E. Al M/E se evidenci que las mitocondrias eran estructuras membranosas, que presentan la
apariencia de vesculas delimitadas por dos membranas: membrana interna y membrana externa; la mitocondria es el nico organito citoplasmtico membranoso que presenta dos membranas.
La membrana externa es lisa, y la interna presenta invaginaciones aplanadas o tubulares hacia
el interior de la mitocondria. La membrana interna delimita una cavidad denominada cmara interna y entre las dos membranas existe otro espacio denominado cmara externa.
El material contenido en la cmara interna se denomina matriz mitocondrial, y est formado por protenas estructurales, ADN, ARN, ribosomas, grnulos ricos en Ca++ y Mg++, y todas las
enzimas del ciclo de Krebs y de la betaoxidacin.
La membrana interna es el sitio donde se realizan los procesos de oxidacin-reduccin (cadena
respiratoria) y de fosforilacin; aproximadamente el 35% de las protenas de esta membrana
corresponden a las que intervienen en estos dos procesos, el resto son protenas estructurales y
transportadores.
Como ya planteamos, la membrana interna se proyecta hacia la matriz formando pliegues, los
cuales pueden ser de forma diversa en los distintos tipos celulares. La mayora de las
mitocondrias presentan pliegues aplanados que se denominan crestas mitocondriales. En las clulas musculares esquelticas y en las cardacas las crestas pueden presentar contornos
zigzagueantes. En clulas productoras de hormonas esteroides las crestas tienen forma tubular
y, en otras clulas, como los hepatocitos, se observan mitocondrias con la combinacin de
crestas y tbulos. Es conocido que mientras mayor sea la actividad celular, mayor ser el
nmero de mitocondrias y tambin la cantidad de crestas que stas presenten.
En mitocondrias sometidas a un shock hipotnico, y teidas negativamente con cido fosfotngstico, la superficie interna de la membrana interna, aparece tachonada con pequeas
partculas en forma de "maza" de unos 8-10 nm, las cuales de denominan partculas elementales o F1. Estas partculas elementales contienen el factor de acoplamiento (ATP sintetasa), de los
procesos de oxidacin y fosforilacin, y solamente mediante el shock osmtico se evidencian,
pues normalmente estn incluidas en la membrana interna.
Actividad funcional. La actividad funcional de las mitocondrias se efecta por parte de los complejos enzimticos
que intervienen en la obtencin de energa, y a travs respiracin celular, estos son:
1. Ciclo del cido tricarbxilico (ciclo de Krebs).
2. Cadena respiratoria (sistema transportador de electrones).
3. Fosforilacin oxidativa.
El ciclo de Krebs o tricarbxilico ocurre en el interior de las mitocondrias (cmara interna), por medio de complejas reacciones en las que intervienen siete enzimas, que degradan el grupo
acetilo en 2 CO2 y 8 H.
Estos tomos de hidrgeno son utilizados en la cadena respiratoria que se encuentra en la
membrana interna de la mitocondria, acoplada al proceso de fosforilacin oxidativa.
El balance energtico final de la respiracin aerobia produce 36 molculas de ATP a partir de
una molcula de glucosa.
Las mitocondrias pueden presentar dos estados estructurales diferentes de acuerdo a la
actividad funcional de la misma. Uno es el llamado ortodoxo que es la forma que presenta
habitualmente la mitocondria observada al microscopio electrnico en las clulas intactas. El
otro es el llamado estado condensado en el cual hay una gran contraccin del compartimento
interno y aumento de volumen del compartimento externo.
En relacin con la presencia de ADN y ARN en las mitocondrias, se han elaborado hiptesis en
las que se plantea que las mitocondrias fueron organismos simbiontes que toman de la clula
sustancias y las procesan, formando ATP, CO2 y H2O. Existen evidencias que el ADN y el ARN
(similares a los bacterianos), son incapaces de sintetizar todas las protenas necesarias para las
mitocondrias, la cual necesita del aporte del ADN nuclear para la sntesis de gran parte de las
enzimas de los complejos que hay en ella.
El ADN mitocondrial se duplica independientemente del ADN celular; su molcula es menor y
adems presenta forma circular.
Las mitocondrias se disponen en las clulas en aquellos sitios en los cuales hay un gran
requerimiento energtico; por ejemplo, en las clulas musculares estriadas se localizan
alrededor de los filamentos contrctiles y en las clulas del tubo contorneado del rin, se
encuentran ubicadas entre las invaginaciones basales de la membrana celular, lugar donde se
realiza un intenso intercambio de iones a travs de la membrana citoplasmtica lo que requiere
un alto consumo de energa. En otras clulas se disponen libremente en el citoplasma. Se
pueden observar mitocondrias asociadas a pequeas vacuolas con lpidos, sobre todo en
perodos de ayunos.
En los procesos en que hay dao celular, la ultraestructura mitocondrial es uno de los indicios
ms tempranos de esta alteracin, sufriendo cambios degenerativos que van desde un
hinchamiento de la mitocondria hasta la fragmentacin, dispersin y degeneracin hialina.
ORGANITOS QUE INTERVIENEN EN LA SNTESIS DE PROTEINAS Y LIPIDOS. Los organitos que estudiaremos a continuacin constituyen la maquinaria sinttica de la clula y
aunque los mismos no presentan en todos los casos continuidad morfolgica, estn
interconectados por vesculas de transferencia, que trasladan los productos de uno a otro sitio
entre los mismos.
RIBOSOMAS. Los ribosomas son organitos citoplasmticos no membranosos, presentes en casi todas las
clulas, y que estn relacionados con la sntesis de protenas.
Las caractersticas morfolgicas de los ribosomas han sido descritas mediante diversas
tcnicas, observndose al M/E como pequeos cuerpos esfricos o elipsoides, con un dimetro
aproximado de 15-20 nm. Cada ribosoma, est constituido por dos unidades diferentes,
pudiendo ser separadas por diferentes medios, entre ellos, disminuyendo la concentracin de
Mg++ del medio.
Los ribosomas, dado su pequeo tamao, no son visibles al M/O como unidades
independientes, pero, por su composicin qumica (ARN ribosomal y protenas), reaccionan con
la hematoxilina, y se observa en clulas con grandes concentraciones de ribosomas, una
basofilia citoplasmtica, que puede ser difusa o localizada, lo cual depende de la localizacin de
los ribosomas.
Los ribosomas pueden localizarse libres en el citoplasma o asociados a membranas. En el
primer caso pueden estar como unidades o subunidades en la matriz celular o tambin
formando acmulos de varios ribosomas unidos a un ARN mensajero (polisoma o
polirribosoma) y es la forma en que son activas para la sntesis proteica: por ejemplo, los
ribosomas que sintetizan la protena hemoglobina forman polirribosomas de cinco unidades.
La unin de ribosomas con membranas ser estudiada en el retculo endoplsmico.
Los ribosomas de clulas eucariotas sedimentan en un campo gravitacional, formando unidades
de 80 S (S, unidad Svedverg); esto es debido a diversos factores, tales como forma, tamao y
densidad de las partculas. Las dos subunidades ribosomales sedimentan con valores de 60 S
para la mayor y 40 S para la menor.
Cada unidad est formada, de manera general, por cantidades similares de ARN y protenas,
todo lo cual se dispone de una manera especfica y
