La citología es una ciencia que estudia las interacciones celulares y la estructura celular, que, a su vez, es un componente fundamental de cualquier organismo vivo. El término en sí proviene de los conceptos griegos antiguos “kitos” y “logos”, que significan, respectivamente, célula y enseñanza.
El surgimiento y desarrollo temprano de la ciencia.
La citología forma parte de toda una galaxia de ciencias que se derivaron de la biología en los tiempos modernos. El precursor de su aparición fue la invención del microscopio en el siglo XVII. Fue al observar la vida a través de una construcción tan primitiva que el inglés descubrió por primera vez que todo está hecho de células. Así sentó las bases de lo que hoy estudia la citología. Diez años más tarde, otro científico, Anthony Leeuwenhoek, descubrió que las células tienen una estructura y patrones de funcionamiento estrictamente ordenados. También descubrió la existencia de núcleos. Al mismo tiempo por mucho tiempo La comprensión de la célula y su funcionamiento se vio obstaculizada por la calidad insatisfactoria de los microscopios de la época. Los siguientes pasos importantes se dieron a mediados del siglo XIX. Luego, la tecnología se mejoró significativamente, lo que permitió crear nuevos conceptos, a los que la citología debe su intenso desarrollo. Este es, en primer lugar, el descubrimiento del protoplasma y el surgimiento.
Aparición de la teoría celular.
Basándose en el conocimiento empírico acumulado en ese momento, los biólogos M. Schleiden y T. Schwann propusieron casi simultáneamente al mundo científico la idea de que todas las células animales y vegetales son similares entre sí y que cada una de esas células tiene todas las propiedades y Funciones de un organismo vivo. Tal idea de complejo formas de vida en el planeta tuvo un impacto significativo en el camino que siguió la citología. Esto también se aplica a su desarrollo moderno.
Descubrimiento del protoplasma
El siguiente logro importante en el campo del conocimiento mencionado fue el descubrimiento y descripción de las propiedades del protoplasma. Es una sustancia que llena organismos celulares y también proporciona un medio para las células de los órganos. Posteriormente, el conocimiento de los científicos sobre esta sustancia evolucionó. Hoy se llama citoplasma.
Mayor desarrollo y descubrimiento de la herencia genética.
En la segunda mitad del siglo XIX se descubrieron cuerpos discretos que estaban contenidos en ellos y se les llamó cromosomas. Su estudio reveló a la humanidad las leyes de la continuidad genética. La contribución más importante en este campo la realizó a finales del siglo XIX el austriaco Gregor Mendel.
Estado actual de la ciencia
Para la comunidad científica moderna, la citología es una de las ramas más importantes. conocimiento biológico. Lo que lo hizo así fue el desarrollo de la metodología científica y las capacidades técnicas. Los métodos de la citología moderna se utilizan ampliamente en investigaciones útiles para las personas, por ejemplo, en el estudio. tumor canceroso, cultivo de órganos artificiales, así como selección, genética, cría de nuevas especies de animales y plantas, etc.
ciencia celular estructural y unidades funcionales casi todos los organismos vivos. En un organismo multicelular, todas las manifestaciones complejas de la vida surgen de la actividad coordinada de sus células constituyentes. La tarea del citólogo es establecer cómo celula viva y cómo realiza sus funciones normales. Los patomorfólogos también estudian las células, pero están interesados en los cambios que se producen en las células durante una enfermedad o después de la muerte. A pesar de que los científicos habían acumulado durante mucho tiempo una gran cantidad de datos sobre el desarrollo y la estructura de animales y plantas, no fue hasta 1839 que se formularon los conceptos básicos de la teoría celular y comenzó el desarrollo de la citología moderna.
Las células son las unidades de vida más pequeñas, como lo demuestra la capacidad de los tejidos para descomponerse en células, que luego pueden continuar viviendo en “tejidos” o cultivos celulares y multiplicarse como organismos diminutos. Según la teoría celular, todos los organismos están formados por una o varias células. Hay varias excepciones a esta regla. Por ejemplo, en el cuerpo de los mohos mucilaginosos (mixomicetos) y en algunos hongos muy pequeños. gusanos planos las células no están separadas entre sí, sino que forman una estructura más o menos unida, la llamada. sincitio. Sin embargo, podemos suponer que esta estructura surgió de forma secundaria como resultado de la destrucción de secciones de las membranas celulares que estaban presentes en los ancestros evolutivos de estos organismos. Muchos hongos crecen formando tubos largos con forma de hilos o hifas. Estas hifas, a menudo divididas por tabiques en segmentos, también pueden considerarse peculiares. células alargadas. Los cuerpos de protistas y bacterias están formados por una sola célula.
Entre las células bacterianas y las células de todos los demás organismos hay una. diferencia importante: los núcleos y orgánulos (“pequeños órganos”) de las células bacterianas no están rodeados por membranas y, por lo tanto, estas células se denominan procarióticas (“prenucleares”); todas las demás células se llaman eucariotas (con “núcleos verdaderos”): sus núcleos y orgánulos están encerrados en membranas. Este artículo cubre únicamente las células eucariotas. ver también .
Sin embargo, lo más aplicación importante métodos citológicos en medicina esto es diagnóstico neoplasmas malignos. EN Células cancerígenas, especialmente en sus núcleos, se producen cambios específicos que son reconocidos por patólogos experimentados. ver también CÁNCER.
Chentsov Yu.S. . Citología general, 3ª ed. M., 1995
Verde N., Stout W., Taylor D. Biología, vol.1. M., 1996
NIVEL GENÉTICO Y CELULAR MOLECULAR
ORGANIZACIONES DE VIDA COMO BASE DE LAS ACTIVIDADES DE VIDA DE UN ORGANISMO
FUNDAMENTOS DE CITOLOGÍA
Citología- una rama de la biología, que actualmente actúa como una ciencia independiente que estudia estructuras, funcionales y características genéticas células de todos los organismos.
Actualmente, los estudios citológicos han básico para el diagnóstico de enfermedades, ya que permiten el estudio de la patología basada en la unidad elemental de estructura, funcionamiento y reproducción de la materia viva - células. A nivel celular se manifiestan todas las propiedades básicas de los seres vivos: metabolismo, uso de información biológica, reproducción, crecimiento, irritabilidad, herencia, capacidad de adaptación. Las células de los organismos vivos se distinguen por una variedad de morfología y complejidad estructural (incluso dentro de un mismo organismo), pero ciertas características se encuentran en todas las células sin excepción.
Apertura organizacion celular Los seres vivos fueron precedidos por la invención de los dispositivos de aumento. Así, el primer microscopio fue diseñado por los ópticos holandeses Hans y Zachary Jansen (1590). El gran Galileo Galilei fabricó el microscopio en 1612. Sin embargo, se considera que el inicio del estudio de las células se remonta a 1665, cuando el físico inglés Robert Hooke utilizó el invento de su compatriota Christian Huygens (en 1659 diseñó un ocular), aplicándolo a un microscopio para la investigación. estructura delgada atascos de tráfico. Observó que la sustancia del corcho se compone de una gran cantidad de pequeñas cavidades, separadas entre sí por paredes, a las que llamó células. Este fue el comienzo de la investigación microscópica.
Particularmente dignos de mención son los estudios de A. Leeuwenhoek, quien en 1696 descubrió el mundo de los organismos unicelulares (bacterias y ciliados) y vio por primera vez células animales (eritrocitos y espermatozoides).
En 1825, J. Purkinje observó por primera vez el núcleo en un huevo de gallina y T. Schwann fue el primero en describir el núcleo en células animales.
En los años 30 del siglo XIX, se había acumulado importante material fáctico sobre estructura microscópica células y en 1838 M. Schleiden propuso la idea de identidad células vegetales desde el punto de vista de su desarrollo. T. Schwann hizo la generalización final, entendiendo el significado de la celda y estructura celular como estructura principal de la vida y desarrollo de los organismos vivos.
Teoría celular, creado por M. Schleiden y T. Schwann, sugiere que las células son la base estructural y funcional de los seres vivos. R. Virchow aplicó la teoría celular de Schleiden-Schwann a patología medica, completándolo con disposiciones tan importantes como “cada célula proviene de una célula” y “cada cambio doloroso está asociado con alguna proceso patologico en las células que forman el cuerpo."
Disposiciones básicas de la modernidad. teoría celular:
1. La célula es la unidad elemental de estructura, funcionamiento, reproducción y desarrollo de todos los organismos vivos; no existe vida fuera de la célula.
2. La celda es un sistema integral que contiene un gran número de elementos conectados entre sí - orgánulos.
3. Células varios organismos similares (homólogos) en estructura y propiedades básicas y tienen un origen común.
4. El aumento del número de células se produce mediante su división, tras la replicación de su ADN: célula - de célula.
5. Un organismo multicelular es nuevo sistema, un conjunto complejo de una gran cantidad de células unidas e integradas en sistemas de tejidos y órganos, interconectados por factores químicos: humorales y nerviosos.
6. Células organismos multicelulares totipotente: cualquier célula de un organismo multicelular tiene el mismo fondo completo de material genético de este organismo, todos posibles potencias para la manifestación de este material, pero difieren en el nivel de expresión (trabajo) de genes individuales, lo que conduce a su diversidad morfológica y funcional: diferenciación.
Así, gracias a la teoría celular, se fundamenta la idea de la unidad de la naturaleza orgánica.
Estudios de citología modernos:
La estructura de las células, su funcionamiento como sistemas vivos elementales;
Funciones de componentes celulares individuales;
Procesos de reproducción celular, su reparación;
Adaptación a las condiciones ambientales;
Características de las células especializadas.
Los estudios citológicos son fundamentales para el diagnóstico de enfermedades humanas.
Palabras y conceptos clave: citología, célula, teoría celular
INFORMACIÓN GENERAL SOBRE LAS CÉLULAS
Todas las formas de vida conocidas en la Tierra se pueden clasificar de la siguiente manera:
FORMAS DE VIDA NO CELULARES
VIRUS
virus (lat. virus– veneno) es un organismo no celular, cuyo tamaño varía entre 20 y 300 nm.
Los viriones (partículas virales) constan de dos o tres componentes: El núcleo del virus está formado por material genético en forma de ADN o ARN (algunos tienen ambos tipos de moléculas), a su alrededor hay una cubierta proteica (cápside) formada por subunidades (capsómeros). En algunos casos hay una capa de lipoproteína adicional que surge de membrana de plasma dueño. En cada virus, las capsómeras de la cápside están dispuestas en estricta en un cierto orden, por lo que surge un tipo especial de simetría, por ejemplo, helicoidal (forma tubular - virus del mosaico del tabaco o esférica en virus animales que contienen ARN) y cúbica (virus isométricos) o mixta (Fig. 1).
Arroz. 1 Esquema de la estructura de los virus: A – virus tubular (en forma de bastón) con estructura helicoidal: 1 – proteínas; 2 – ácido nucleico. B – poliedro con tipo mixto simetría (bacteriófago): 1 – cabeza con ácido nucleico; 2 – proceso caudal; 3 – placa basal; 4 – hilos del proceso.
El ciclo de vida de un virus incluye varias etapas: adhesión a la superficie celular (algunos virus, como el VIH, solo infectan células de un determinado tipo); penetración en la célula mediante diversas estrategias e “inyección” de su material genético.
La capacidad de un virus para causar enfermedad se caracteriza por el término virulencia. La mayoría de las células al entrar en contacto con el virus mueren debido a la lisis. En los organismos multicelulares, cuando muere una gran cantidad de células, el organismo en su conjunto sufre una alteración de la homeostasis, lo que conduce a enfermedades. Sin embargo, los virus individuales pueden existir dentro del cuerpo y son relativamente inofensivos cuando latencia(virus del herpes). En este estado, los virus pueden incluso ser beneficiosos porque su presencia puede desencadenar una respuesta inmune contra patógenos bacterianos. En los casos en que los virus causan enfermedades de por vida y infecciones crónicas(hepatitis B y C), las personas enfermas actúan como reservorio del virus infeccioso. Si la proporción de portadores en la población es alta, hablamos de epidemias.
Todas las vías de transmisión del virus se pueden clasificar a grandes rasgos en dos tipos:
Transmisión vertical del virus: de madre a hijo (hepatitis B, VIH);
Horizontal de persona a persona: al transferir fluidos corporales durante las relaciones sexuales, por ejemplo, en el caso del VIH; a través de la sangre, por ejemplo, con el virus de la hepatitis C; transmisión de saliva Virus de Epstein Barr; ingestión de agua o alimentos contaminados – para norovirus; al inhalar aire que contiene viriones(partículas virales) – por ejemplo, virus de la influenza; insectos
Velocidad de transmisión infección viral Depende de factores como la densidad de población, el estado de inmunidad humana, la calidad de la atención sanitaria, etc.
Varios virus son patógenos para los humanos: esta es la familia de los poxvirus (causa varias infecciones por viruela), virus del grupo del herpes (erupciones herpéticas en los labios, varicela), adenovirus (enfermedades tracto respiratorio y ojos), la familia de los papovavirus (verrugas y otros crecimientos de la piel), hepadnavirus (virus de la hepatitis B); picornavirus (poliomielitis, hepatitis A, aguda resfriados); mixovirus y paramixovirus (causa diferentes formas gripe, sarampión y paperas(cerdos)); arbovirus (transmitidos por artrópodos, agentes causantes de algunas encefalitis, fiebre amarilla y otras enfermedades peligrosas); Los reovirus son patógenos raros de las enfermedades respiratorias y enfermedades intestinales persona.
El virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), que infecta una de las formas de linfocitos: las células T colaboradoras, que activan las células T asesinas que destruyen los patógenos, requiere una discusión aparte. varias enfermedades, causa la enfermedad SIDA (síndrome de inmunodeficiencia adquirida). El VIH se caracteriza por una gran variabilidad (unas cinco veces la variabilidad del virus de la gripe y cien veces más que la del virus de la hepatitis B), lo que complica el problema de obtener una vacuna y dificulta la prevención específica del SIDA. Vías de transmisión del VIH: contacto sexual, uso de productos no esterilizados. instrumentos medicos, que suelen utilizar los drogadictos; transmisión de infección a través de la sangre y algunos medicamentos, durante el trasplante de órganos y tejidos; La infección puede ocurrir durante la gestación, durante el nacimiento de un niño o durante su amamantamiento madre infectada con VIH o que padece SIDA. El SIDA se caracteriza por una muy larga período de incubación(desde el momento de la infección hasta la aparición de los primeros signos de la enfermedad): un promedio de 5 años durante los cuales las personas infectadas pueden infectar a otras personas. Una de las manifestaciones de la infección humana por el virus del SIDA es el daño al sistema central. sistema nervioso.
Durante mucho tiempo, los virus fueron considerados PRIONES– moléculas de proteínas infecciosas que no contienen ARN ni ADN y pertenecen a las mismas formas de vida precelulares que los virus. Los priones son capaces de estimular la formación de copias de sí mismos. La forma priónica, al interactuar con una proteína normal, promueve su transformación en forma priónica.
El descubrimiento de los piones está asociado a la historia de la formación de la doctrina de las llamadas infecciones lentas, que se caracterizan por:
Período de incubación inusualmente largo (meses o años);
Naturaleza lentamente progresiva del curso;
Daño inusual a órganos y tejidos;
La inevitabilidad de la muerte.
La patomorfología de este grupo especial de infecciones lentas se diferencia significativamente por su pronunciada originalidad, que se manifiesta sólo en daños al sistema nervioso central. El mecanismo de desarrollo de la enfermedad es el siguiente: sobre la base de procesos degenerativos primarios que ocurren sin signos de inflamación, se desarrolla imagen caracteristica formación de un estado esponjoso de color gris o materia blanca cabeza y a veces médula espinal– las llamadas encefalopatías espongiformes transmisibles (EET).
Actualmente, las enfermedades priónicas son bastante raras. Su aparición es de una entre un millón al año, pero en determinadas regiones (Eslovaquia, Israel, Chile) la incidencia es mucho mayor. Las enfermedades priónicas humanas incluyen el kuru, la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, el síndrome de Gerstmann-Straussler-Scheinker y el insomnio familiar mortal. Para los humanos, estas enfermedades representan un sufrimiento poco común.
Palabras y conceptos clave: virus, cápside, capsómero, bacteriófago, virulencia, latencia, epidemia, virión, VIH, SIDA, priones.
FORMAS DE VIDA CELULAR
PROCARIOTAS
Procariotas – organismos prenucleares, cuya célula no tiene un núcleo formado y rodeado de membranas. Los procariotas incluyen alrededor de 3 mil especies: espiroquetas, eubacterias, mixobacterias, cianobacterias, arqueobacterias, rickettsias, micoplasmas, actinomicetos y varios otros organismos que tienen una posición sistemática incierta, por lo que su diversidad real puede alcanzar alrededor de 100 mil especies.
Las principales características de la estructura celular de los procariotas (Fig.2):
Arroz. 2. Diagrama de estructura célula bacteriana: 1 – cápsula mucosa, 2 - pared celular, 3 – membrana citoplasmática, 4 – citosol, 5 – nucleoide, 6 – ribosomas, 7 – mesosomas, 8 – vesículas, 9 – tilacoides, 10 – gránulos de glucógeno, 11 – gotitas de aceite, 12 – granos de volutina, 13 – gotitas de azufre, 14 – flagelos.
- pared celular Las bacterias tienen una estructura rígida que determina la forma de la célula, la protección y el contacto con. ambiente externo; pared celular diferentes bacterias teñido de manera desigual con Gram: la pared celular de las bacterias grampositivas tiene un grosor de 20 a 80 nm y está compuesta en un 90% de peptidoglicano de mureína, anatómicamente homogéneo; en las bacterias gramnegativas, la pared celular tiene unos 10 m de espesor, contiene entre un 1 y un 10 % de mureína y tiene una estructura en capas;
El contenido interno de una célula bacteriana ( protoplasto) se llena con una masa coloidal semilíquida: el citosol y se rodea plasmalema, que es capaz de formar invaginaciones dentro de la célula - mesosomas, desempeñando el papel de todos los celulares. organelos de membrana y tiene forma diferente: túbulos– tubulares, vesículas– la forma de las burbujas, tilacoides– laminar; hay células en el protoplasto ribosomas– orgánulos sin membrana en los que se produce la biosíntesis de proteínas;
El único cromosoma, generalmente en anillo, de los procariotas ( nucleoide) actúa como un núcleo, que no está separado del citoplasma por membranas;
Las células bacterianas pueden contener pequeñas estructuras genéticas. plásmidos, capaz de reduplicarse de forma autónoma y transportar Información adicional;
Si hay inclusiones en una célula procariótica, realizan una función de reserva o están representadas por productos metabólicos de la célula bacteriana; representado por granos de polisacáridos, gotas de aceite, azufre;
Los flagelos, pili y cilios realizan una función motora (flagelos), sirven para unirse al sustrato o participan en el proceso de transferencia de plásmidos de una célula a otra durante la conjugación (pili).
Morfológicamente las bacterias difieren en forma, tamaño, posición relativa células, presencia o ausencia de flagelos y cápsulas, capacidad de formar esporas, etc.
Según su forma, las células bacterianas se dividen en (Fig. 3):
bacterias globulares– cocos– no tienen flagelos y no forman esporas; Forman varios tipos de microcolonias:
Micrococos: se dividen en un plano, después de la división se ubican individualmente;
Diplococos: después de la división celular, las células se disponen en pares;
t etracococos– las células se dividen en dos planos mutuamente perpendiculares, se forman grupos de 4 células;
CON treptococos - las células se dividen en un plano, después de la división las células permanecen en cadenas;
-sarcinas- las células se dividen en tres planos mutuamente perpendiculares, se forman paquetes de 8 o 64 células;
CON tafilococos - las células se dividen en en direcciones inciertas, forman un racimo de células que se asemejan a racimos de uvas;
bacterias en forma de bastón - el grupo de bacterias más numeroso y diverso, que se diferencian morfológicamente en el tamaño de la célula, el contorno de sus extremos, la presencia o ausencia de flagelos, así como en la capacidad de formar esporas. La mayoría de las veces se dividen en subgrupos:
A) bacterias– en forma de bastón (no forman esporas, la división celular es transversal); se pueden conectar dos celdas - diplobacterias y en la cadena - estreptobacterias;
b) bacilos – en forma de varilla, capaz de No condiciones favorables crear disputas; Según la disposición relativa de las células, se distinguen. diplobacilo Y estreptobacilos;
Figura 3. Morfología de las bacterias (explicaciones en el texto)
bacterias engarzadas– palos curvos que varían en grado de curvatura:
vibrios– varillas cortas, de 1 a 3 micrones de largo, curvadas a la mitad de la longitud de onda, con forma de coma;
espirilla– varillas de 15 a 20 micrones de largo, curvadas a la longitud de onda completa, que se asemejan a una letra latina S estirada;
espiroquetas– Las células largas y delgadas, de 20 a 30 micrones, con una gran cantidad de curvas, se asemejan a una espiral extendida y tienen división celular longitudinal.
Morfológicamente, las bacterias también difieren en la naturaleza de la disposición de los flagelos:
monotricos – tener un flagelo polar;
lofotricos – las bacterias tienen un haz de flagelos;
anfitricos – dos haces de flagelos ubicados en polos opuestos;
PAG Eritricos – Toda la superficie de la célula bacteriana está cubierta por numerosos flagelos.
Los organismos procarióticos se reproducen por división celular a la mitad, a veces por gemación y rara vez por conjugación. Se multiplican a una velocidad tremenda. Entonces, en condiciones favorables, sus células se dividen cada 20-30 minutos. Por lo tanto, pueden aumentar rápidamente su número en un corto período de tiempo. En condiciones desfavorables, se forma una densa membrana multicapa en la superficie de la célula bacteriana. Todos los procesos de la vida están suspendidos en la célula, ella no se divide. Así se forma una disputa. Una célula procariótica puede vivir como espora. largo tiempo, puede soportar altas o temperaturas bajas, sequía. En condiciones favorables, la cubierta de esporas se destruye y se reanudan los procesos vitales en la célula.
Las bacterias procarióticas son omnipresentes. Se asientan en la superficie o dentro de otros organismos (personas, animales, plantas) y se encuentran en grandes cantidades en el suelo y en cuerpos de agua dulce y salada. Por ejemplo, tan solo un gramo de tierra contiene un millón de células bacterianas. Gran cantidad están contenidos en una unidad de volumen de agua o aire atmosférico. Muchos de ellos son patógenos y provocan graves problemas de salud, trastornos del desarrollo y la muerte.
La gama de enfermedades infecciosas causadas por bacterias es extremadamente diversa, pero la prevalencia y gravedad de cada una de ellas depende, por regla general, de tres razones:
propiedades de las propias bacterias;
· el estado del macroorganismo (humano) en el momento de la enfermedad;
· características del órgano en el que se desarrolla predominantemente el proceso patológico.
La capacidad potencial de las bacterias para causar enfermedades infecciosas, que es característica de su especie, se llama patogenicidad, o patogenicidad. Se sabe que dentro de una misma especie de bacteria la gravedad de las propiedades patógenas puede variar bastante. Virulencia llamar al grado de patogenicidad de la cepa cierto tipo bacterias.
Las bacterias causan muchas enfermedades. Por ejemplo, los estreptococos causan dolor de garganta, los neumococos a menudo causan inflamación del oído medio; las micobacterias causan tuberculosis; Los meningococos contribuyen a la aparición de inflamación de las membranas del cerebro y (o) de la médula espinal (meningitis). Otros famosos infecciones bacterianas: tétanos, ántrax, tifus, cólera y peste. Las bacterias también causan algunas enfermedades infantiles, por ejemplo, tos ferina, escarlatina y difteria.
Palabras y conceptos clave: procariotas, nucleoides, plásmidos, cocos, micrococos, diplococos, tetracocos, estreptococos, sarcinas, estafilococos, bacterias en forma de bastón, bacterias, diplobacterias, estreptobacterias, bacilos, vibriones, espirillas, espiroquetas, patogenicidad.
EUCARIOTAS
Característica distintiva Los eucariotas tienen la presencia de un núcleo que es capaz de dividirse y del proceso sexual.
Los organismos con un tipo de organización eucariota se pueden dividir condicionalmente en dos subtipos: el primero es característico de los organismos más simples, el segundo es característico de los multicelulares.
PROTOZOTOS
Característica de la organización. protozoos es que ellos (con la excepción de las formas coloniales) corresponden estructuralmente al nivel de una célula y fisiológicamente a un individuo de pleno derecho. Los tamaños de los protozoos varían de 2 a 50 micrones y más.
Arroz. 4. Variedad de protozoos: 1 – zapatilla ciliada; 2 – euglena verde; 3 – tripanosoma; 4 – lamblia; 5 – quemar; 6 – radiolarios; 7 – ameba proteus; 8 – ameba disentérica; 9 – Tricomonas; 10 – Volvox.
Morfología de los protozoos (Figura 5). El cuerpo de los protozoos está formado por protoplasma, núcleo y diversas inclusiones. El protoplasma tiene una estructura celular y en él, incluso en los protozoos más humildemente organizados, se distinguen dos capas: interna - endoplasma, que contiene el núcleo y otras inclusiones, y la capa exterior, más densa y transparente, el ectoplasma, que sirve para mover, capturar alimento y proteger al protozoo.
movimiento de protozoos diferentes caminos: gatea por el sustrato utilizando pseudópodos, flagelos y cilios.
El núcleo de los protozoos es similar al núcleo de otras células animales. En la mayoría de los casos, los protozoos tienen un núcleo, pero los ciliados tienen dos: macro y micronúcleo. Algunos protozoos tienen varios núcleos. El núcleo puede ser vesicular (en amebas y muchos otros protozoos) y masivo (macronúcleo de ciliados).
Los protozoos se reproducen asexual y sexualmente. En reproducción asexual Primero, su núcleo se divide en dos o más partes, y luego el citoplasma se divide en dos (iguales o desiguales) o muchas (según el número de núcleos recién formados). Como resultado, de un organismo surgen dos (iguales o desiguales en tamaño) o varias criaturas nuevas. Durante la reproducción sexual, dos individuos idénticos o diferentes en tamaño y estructura (masculino y femenino) se fusionan entre sí en un individuo: un cigoto, que luego comienza a reproducirse. asexualmente. En ocasiones dos individuos de una determinada especie de protozoos sólo entran en contacto entre sí, intercambiando parte de sus núcleos. 
Fig 5. Organización estructural de la zapatilla ciliada: 1 – cilios, 2 – vacuolas digestivas, 3 – núcleo grande (macronúcleo), 4 – núcleo pequeño (micronúcleo), 5 – apertura de la boca y faringe, 6 – restos no digeridos comida desechada, 7 – tricoquistes, 8 – vacuola contráctil
Muchos protozoos, al encontrarse en condiciones de vida desfavorables, se convierten en quistes, mientras que su cuerpo se redondea y se cubre con una gruesa capa. Los protozoos pueden permanecer en este estado durante mucho tiempo hasta encontrarse en condiciones más favorables para su existencia. Luego, el animal sale del caparazón del quiste y comienza a conducir. imagen en movimiento vida.
En forma intestinal amebiasis en sección superior En el intestino grueso se produce un foco de inflamación, se forman úlceras y, a veces, incluso se produce necrosis tisular. Por vasos sanguineos las amebas pueden penetrar el hígado y formar allí focos secundarios: abscesos; V cavidad pleural y pulmones, pericardio, cavidad abdominal; Puede hacer metástasis en el cerebro, la piel y otros órganos.
Los niños padecen giardiasis con mayor frecuencia (especialmente entre 1 y 4 años). Síntomas: dolor en la parte superior del abdomen o en la zona del ombligo, hinchazón, ruidos sordos, náuseas, sudoración seguida de diarrea (heces amarillas con una pequeña cantidad de moco), discinesia. tracto biliar, dermatitis atópica, Debilidad general, fatiga, irritabilidad, pérdida de apetito, dolores de cabeza, mal sueño. A veces, la enfermedad ocurre sin manifestaciones pronunciadas y, por regla general, se descubre después de alguna otra enfermedad. Hay una desaceleración en el aumento de peso del niño.
toxoplasmosis- una enfermedad causada por la toxoplasmosis, cuyas fuentes son diferentes tipos(más de 180) mamíferos domésticos y salvajes (gatos, perros, conejos, etc.).
tricomoniasis - infección, de transmisión sexual, es causada por un microorganismo unicelular: Trichomonas. La tricomoniasis ocupa el primer lugar en prevalencia entre las enfermedades del tracto genitourinario y las enfermedades de transmisión sexual. de esta enfermedad es que entre el 70 y el 80% de las enfermedades entre los hombres son formas asintomáticas y aparecen sólo en la etapa de complicaciones. En las mujeres, la enfermedad suele manifestarse en las primeras 1 a 4 semanas. La tricomoniasis es peligrosa principalmente debido a sus graves consecuencias en forma de complicaciones que pueden causar infertilidad. La enfermedad se puede detectar en una mujer durante el embarazo: afecta no solo el crecimiento, sino también el desarrollo del feto. Además, la tricomoniasis urogenital puede provocar un aborto espontáneo. nacimiento prematuro o complicaciones del propio embarazo.
Palabras y conceptos clave: eucariotas, protozoos, protoplasma, endoplasma, ectoplasma, malaria, amebiasis, toxoplasmosis, tricomoniasis.
CARACTERÍSTICAS GENERALES
ESTRUCTURAS DE UNA CÉLULA ANIMAL DE UN ORGANISMO MULTICELULAR
Membranas biológicas
La base para el orden de la organización interna de cualquier célula es compartimentación su contenido se divide en “células”, lo que se lleva a cabo gracias a membranas biológicas, que tienen una estructura única para todas las células y sus orgánulos sin excepción (Fig. 6).
Arroz. 6. organización molecular membrana biológica: capa lipídica: 1 – “cabeza” hidrofílica, 2 – “cola” hidrofóbica: moléculas de proteínas: 3 – superficiales, 4 – periféricas (sumergidas), 5 – integrales (penetrantes).
Actualmente, se acepta generalmente el modelo de mosaico líquido de una membrana biológica, propuesto en 1971 por Nicholson y Singer, según el cual la base de su estructura es una doble capa de lípidos (capa bilípida). Los lípidos de membrana están representados principalmente por fosfolípidos. Los lípidos tienen la propiedad de anfifilicidad (o anfipaticidad), ya que contienen una "cabeza" hidrofílica polar y una "cola" hidrofóbica apolar, entre sí en longitud aproximadamente 1: 4. Debido a esta estructura, en ambiente acuático Los lípidos tienden a organizarse de tal manera que las colas no polares están en contacto entre sí y las “cabezas” polares están en contacto con el agua, por lo que los lípidos en un ambiente hidrofílico forman espontáneamente una doble capa (bicapa): allí Hay áreas hidrofóbicas en el interior y áreas hidrofílicas en el exterior. Esta organización de las moléculas lipídicas corresponde al estado con valor más bajo Potencial de Gibbs. La capa bilípida resultante no forma bordes, sino que tiende a cerrarse sobre sí misma. Así se forman, por ejemplo, los liposomas.
Las membranas contienen una gran cantidad de proteínas diferentes. La concentración de proteínas de membrana depende del tipo de célula. Por ejemplo, en la vaina de mielina de un axón hay 2,5 veces menos proteínas que lípidos, y en la membrana de los eritrocitos, por el contrario, hay 2,5 veces más proteínas. Algunas proteínas están ubicadas en la superficie de la membrana (proteínas de superficie), otras están parcialmente sumergidas en la capa lipídica o penetran a través de la membrana (proteínas periféricas e integrales).
Las proteínas integrales, como los lípidos, tienen la propiedad de ser anfifilicas: la parte de la proteína que se encuentra en la membrana está formada por aminoácidos hidrófobos, generalmente retorcidos en espiral; la otra parte que sobresale de la membrana está formada por aminoácidos hidrófilos. Las proteínas integrales se retienen en la membrana debido a interacciones hidrofóbicas y, además de ellas, a veces por moléculas del citoesqueleto: microtúbulos o microfilamentos. Los carbohidratos se pueden unir al extremo de la proteína integral que sobresale hacia el entorno extracelular. Estos complejos, llamados glicoproteínas, suelen ser receptores y desempeñan papel importante V reacciones inmunes cuerpo. Ejemplos de proteínas integrales son la proteína de las membranas de los fotorreceptores, la bacteriorrodopsina, que penetra la membrana siete veces, la proteína de los eritrocitos, la glicoforina, a cuya cadena polipeptídica se pueden unir varios oligosacáridos; estas glicoproteínas determinan el grupo sanguíneo ABO. Muchas proteínas integrales forman canales a través de los cuales pueden pasar moléculas e iones solubles en agua. En este caso parte interna El canal contiene radicales de aminoácidos hidrófilos.
Las proteínas periféricas pueden ubicarse tanto interna como externamente. afuera membranas. Suelen estar asociadas a la membrana mediante interacciones electrostáticas, es decir, mucho más débiles que las proteínas integrales, por lo que muchas proteínas periféricas se eliminan fácilmente de la membrana.
Espesor membranas biológicas es de 5-10 nm, sin embargo, a pesar de esto, su participación en la masa seca de las células supera el 50%. Esto se explica por la densa empaquetadura de los componentes de la membrana, así como por la gran área total de las membranas citoplasmáticas e intracelulares.
Todas las membranas naturales son asimétricas, es decir, las mismas moléculas de lípidos se encuentran en el exterior y superficies internas membranas en diversas concentraciones. Los lípidos de estas dos superficies se diferencian, por regla general, en sus cabezas hidrófilas. La propiedad de asimetría también es inherente a la disposición de las proteínas de membrana. Por ejemplo, los componentes carbohidratos de los glicolípidos de membrana se encuentran sólo en el exterior de la célula. La asimetría de las membranas a menudo contribuye al hecho de que el transporte de sustancias se produce en una sola dirección.
Las membranas celulares realizan una serie de funciones: barrera (delimitación), regulación y aseguramiento de la permeabilidad selectiva de sustancias, formación de interfaces entre las fases acuosa (hidrófila) y no acuosa (hidrófoba) con la colocación de complejos enzimáticos en estas superficies. La composición molecular de las membranas, el conjunto de compuestos e iones situados en su superficie, difieren de una estructura a otra. Esto logra la especialización funcional de las membranas celulares. La inclusión de moléculas receptoras en la membrana celular la hace susceptible a compuestos biológicamente activos, como las hormonas. Los orgánulos se ensamblan sobre membranas (ver "Aparato de Golgi"); esta es una función sintética de las membranas. La transmisión de impulsos (excitación) en la célula y el cuerpo también ocurre con la participación de complejos de membrana.
Membrana celular(membrana citoplasmática o plasmalema)
La membrana plasmática de las células animales está formada por una membrana, en cuyo exterior hay una capa de glicocálix de 10 a 20 nm de espesor. Se compone de proteínas de membrana, partes de carbohidratos de glicolípidos y glicoproteínas. El glicocálix desempeña un papel importante en la función de los receptores y garantiza la "individualización" de la célula: contiene receptores de histocompatibilidad.
Desde el interior, la membrana está adyacente a una capa cortical (cortical) de citoplasma con un espesor de 0,1-0,5 micrones, en la que no se encuentran ribosomas y vesículas, pero sí en cantidad considerable hay microtúbulos y microfilamentos que contienen proteínas contráctiles.
Exterior membrana celular regula el intercambio constante de sustancias entre la célula y ambiente. Las moléculas atraviesan las membranas mediante tres procesos diferentes: difusión simple, difusión facilitada y transporte activo. Si bien permiten el paso del agua, las membranas celulares no dejan pasar la mayoría de las sustancias disueltas en ellas. Estas membranas se denominan semipermeables o selectivamente permeables. La difusión de agua a través de membranas semipermeables se llama ósmosis. Las sustancias no polares (hidrófobas) solubles en lípidos penetran la membrana por difusión simple (incluido el oxígeno). Este es un ejemplo de transporte pasivo, cuya dirección está determinada únicamente por la diferencia en la concentración de la sustancia en ambos lados de la membrana. La mayoría de las sustancias que necesita la célula son polares y se transportan a través de la membrana mediante proteínas transportadoras sumergidas en ella. Hay dos formas de transporte utilizando proteínas: difusión facilitada y transporte activo. La difusión facilitada es causada por un gradiente de concentración (diferencia de concentración) y las moléculas se mueven de acuerdo con este gradiente. Ni la difusión simple ni la facilitada pueden ir en contra de un gradiente de concentración. Estos son dos tipos de transporte pasivo de sustancias.
El transporte de solutos contra un gradiente de concentración requiere energía y se llama transporte activo. Uno de los sistemas de transporte activo más estudiados es el bomba de sodio-potasio(Figura 8). La mayoría de las células animales y humanas mantienen diferentes gradientes de concentración de iones de sodio y potasio: dentro de la célula permanece una concentración baja de iones Na + y una concentración alta de iones K +. Esto es necesario para mantener el volumen celular (osmorregulación), para mantener la actividad eléctrica en el sistema nervioso y células musculares, así como para el transporte activo de otras sustancias, como aminoácidos y azúcares. Altas concentraciones Los iones de potasio también son necesarios para la síntesis de proteínas y otros procesos importantes.
Arroz. 7. Tipos de transporte transmembrana
Arroz. 8. Diagrama de la bomba sodio-potasio.
Se pueden transportar varios materiales a través de la membrana mediante otros procesos activos: endocitosis(transporte al interior de la célula) y exocitosis(transporte desde la celda). Durante la endocitosis, las sustancias ingresan a la célula como resultado de la invaginación de la membrana plasmática, luego las vesículas resultantes con su contenido se separan de la membrana plasmática y se transfieren al citoplasma. La liberación de sustancias de la célula (exocitosis) ocurre de manera similar, solo la membrana forma protuberancias.
La captura de partículas densas, como las bacterias, se llama fagocitosis. Muchos organismos unicelulares(por ejemplo, ameba) se alimentan de esta manera. La absorción de solutos se llama pinocitosis, que se encuentra tanto en organismos unicelulares como multicelulares. Aunque la fagocitosis y la pinocitosis son a primera vista diferentes de los sistemas de transporte de membrana en los que intervienen moléculas portadoras, tienen la misma base. Todos estos mecanismos dependen de la capacidad de la membrana para “reconocer” determinadas moléculas.
Protoplasma
Protoplasma células representadas centro Y citoplasma. A su vez, el citoplasma contiene hialoplasma- el contenido líquido del citoplasma en el que están sumergidos organoides.
Todo bajo un microscopio electrónico. hialoplasma tiene una estructura de grano fino; este es un sistema coloidal complejo capaz de pasar de un estado similar a un sol (líquido) a un estado similar a un gel (el trabajo se realiza durante tales transiciones. La composición del hialoplasma incluye varios). compuestos químicos, incluidas las enzimas, lo que indica su papel en la actividad bioquímica de la célula. El hialoplasma une todas las estructuras celulares y asegura su interacción. Las funciones unificadoras y de andamiaje de la matriz pueden estar asociadas con una red microtrabecular formada por fibrillas delgadas de 2 a 3 nm de espesor que impregnan todo el citoplasma.
Nucleo celular
Centro– componente requerido células eucariotas(Figura 9). En las células que se reproducen por división, se acostumbra distinguir entre dos estados morfológicos del núcleo: interfase (en el intervalo entre divisiones) y división. Forma de grano en diferentes celdas También puede variar: esférica, elipsoidal, en forma de herradura, etc. La mayoría de las células humanas contienen un núcleo, pero las hay binucleadas (en algunas células del hígado) y multinucleadas (en las fibras del tejido muscular estriado).
El núcleo celular está formado por una membrana, savia nuclear, nucleolo y cromatina.
Membrana nuclear separa el material genético del citoplasma y también regula las interacciones bilaterales entre el núcleo y el citoplasma. construido membrana nuclear dos membranas cerradas separadas por un espacio perinuclear (perinuclear), que pueden comunicarse con los túbulos del retículo endoplásmico. La envoltura nuclear está llena de poros con un diámetro de 80 a 90 nm, rodeados de estructuras filamentosas que pueden contraerse. El poro mismo está lleno de una sustancia densa. Esta formación compleja se llama complejo de poros. El número de poros depende de estado funcional células. Cuanto mayor es la actividad sintética en la célula, mayor es su número. Se ha establecido que no sólo las moléculas de ARNm, sino también las moléculas grandes y las partículas de ribosomas atraviesan la envoltura nuclear mediante transporte activo con la ayuda de sustancias portadoras especiales. Los ribosomas se encuentran en la superficie de la membrana nuclear, por lo que aquí tiene lugar la síntesis de proteínas. Durante la división, la membrana nuclear se descompone en pequeñas vesículas, a partir de las cuales se construyen las membranas nucleares en las células hijas.
Arroz. 9. Esquema de la estructura del núcleo celular (http://biology-of-cell.narod.ru): 1 – envoltura nuclear (dos membranas: interna y externa, y espacio perinuclear), 2 – poro nuclear, 3 – cromatina condensada, 4 - cromatina difusa, 5 – nucleolo, 6 – gránulos de intercromatina (RNP), 7 – gránulos de periocromatina (RNP), 8 – fibrillas de pericromatina (PNF), 9 – carioplasma, jugo nuclear
La base jugo nuclear(carioplasmas) comprenden proteínas (incluidas proteínas filamentosas o fibrilares, que están asociadas con la función de soporte); El carioplasma contiene los productos primarios de transcripción de la información genética: los ARN heteronucleares (ARNh), que se procesan aquí y se convierten en ARNm.
nucleolo– estructuras no membranales en las que se produce la formación y maduración del ARN ribosómico (ARNr). Los genes de ARNr ocupan ciertas áreas de uno o varios cromosomas (en los humanos hay 13-15 y 21-22 pares) - organizadores nucleolares, en cuya zona se forman los nucléolos. Estas áreas en los cromosomas en metafase parecen estrechamientos y se denominan constricciones secundarias.
El nucléolo contiene moléculas gigantes de precursores de RKN, a partir de las cuales se forman moléculas más pequeñas de ARN maduro (3-5% del peso seco del nucléolo) y proteínas (80-85% del peso seco) (filamentosas o fibrilares). componente), así como lípidos. Durante el proceso de maduración, las fibrillas se transforman en granos de ribonucleoproteína (gránulos), que representan el componente granular. La función principal del nucleolo es la formación de ribosomas. Durante la división, el nucléolo se desintegra y al final se forma de nuevo.
Estructuras de cromatina en forma de grupos esparcidos en el nucleoplasma, son una forma de existencia en interfase de los cromosomas celulares. La cromatina está formada por ADN en complejo con proteínas. Al dividirse, las cadenas de ADN se convierten en cromosomas, cuyo número y forma son estrictamente específicos de cada especie.
Organelos (orgánulos)
Los orgánulos son estructuras permanentes del citoplasma que realizan funciones vitales en la célula.
Los orgánulos están aislados. significado general y especial. Estos últimos están presentes en cantidades significativas en células especializadas para realizar una función específica, pero en una pequeña cantidad También puede ocurrir en otros tipos de células. Estos incluyen, por ejemplo, microvellosidades de la superficie de absorción de la célula epitelial intestinal, cilios del epitelio de la tráquea y los bronquios, vesículas sinápticas, sustancias transportadoras: portadores. excitación nerviosa de una célula nerviosa a otra o a una célula de un órgano en funcionamiento, las miofibrillas, de las que depende la contracción muscular. Un examen detallado de orgánulos especiales es parte del curso de histología.
Los orgánulos de importancia general en las células animales y humanas incluyen elementos del sistema tubular y vacuolar en forma de retículo endoplásmico rugoso y liso, el complejo de Golgi, mitocondrias, ribosomas y polisomas, lisosomas, peroxisomas, microfibrillas y microtúbulos, centriolos del centro celular. .
Retículo endoplásmico (RE)
El retículo endoplasmático está limitado por membranas. sistema complejo túbulos, vacuolas y cisternas, que impregna todo el citoplasma de la célula (Fig. 10). El EPS se desarrolla de manera desigual en diferentes células, lo que se asocia con las funciones de estas últimas.
Hay dos tipos de retículo endoplasmático: bruto(granular) y liso(agranular). Una característica de la estructura de la red rugosa es la unión de ribosomas a sus membranas y, por lo tanto, cumple la función de sintetizar una determinada categoría de proteínas, principalmente excretadas de la célula, por ejemplo, secretadas por células glandulares. En el EPS rugoso también se forman proteínas y lípidos. membranas citoplasmáticas y su asamblea. Las cisternas de la red rugosa, densamente empaquetadas en una estructura en capas, son los sitios de síntesis de proteínas más activa y se denominan ergastoplasma.
Las membranas lisas de EPS carecen de polisomas. Smooth ER está asociado con el metabolismo de carbohidratos, grasas y otras sustancias no proteicas, por ejemplo. hormonas esteroides(en las gónadas, corteza suprarrenal).
Fig. 10. Retículo endoplásmico: 1 – tubo, 2 – polisomas, 3 – vesículas, 4 – membrana, 5 – cisternas; aEPS – EPS agraular, pEPS – EPS de transición, grEPS – EPS granular
A través de los túbulos y cisternas, las sustancias, en particular el material secretado por la célula glandular, se mueven desde el lugar de síntesis hasta la zona de empaquetamiento en gránulos. En áreas de células hepáticas ricas en estructuras de red lisas, dañinas. sustancias toxicas, algunos medicamentos (barbitúricos). En las vesículas y túbulos de la red lisa de los músculos estriados se almacenan (depositan) iones de calcio, que desempeñan un papel importante en el proceso de contracción.
Ambos tipos de EPS se caracterizan por la acumulación inicial de productos sintetizados y su posterior transporte a diversas partes de la célula, especialmente al aparato de Golgi.
ribosomas
ribosomas Son partículas esféricas de ribonucleoproteína con un diámetro de 20 a 30 nm, no limitadas por una membrana, que contienen proteínas y moléculas de ARN en proporciones aproximadamente iguales. Los ribosomas pueden ubicarse libremente en el citoplasma o unirse a la superficie exterior de las membranas del retículo endoplásmico, en el núcleo celular y en las mitocondrias. Cada ribosoma consta de una subunidad grande y una pequeña con una configuración compleja: la pequeña está doblada como un auricular de teléfono, la grande parece un cucharón (Figura 11). Su combinación se produce en presencia de ARN mensajero (ARNm). En el punto de contacto se forma un espacio estrecho. Una molécula de ARNm suele conectar varios ribosomas como un collar de cuentas. Esta estructura se llama polisoma.
Los ribosomas se forman en los nucléolos (ver "Nucleolo")
Arroz. 11. Ribosama: 1 – subunidad pequeña, 2 – subunidad grande
La síntesis de proteínas se produce en los ribosomas. Además, en los polisomas del hialoplasma se forman proteínas para las propias necesidades de la célula, y en los polisomas de la red granular se sintetizan proteínas que se extraen de la célula y se utilizan para las necesidades del cuerpo (por ejemplo, Enzimas digestivas, proteínas la leche materna etcétera.).
Aparato de Golgi (complejo)
El complejo de Golgi incluye tres componentes principales:
Un sistema de tanques planos delimitados por membranas lisas. dictiosomas;
Derivado de dictiosomas sistema de túbulos, que forman una red compleja que rodea y conecta los tanques;
- vesículas(burbujas) entrelazadas desde las secciones finales de los tubos.
Las membranas del complejo de Golgi tienen la misma estructura que la membrana celular externa y las membranas del retículo endoplásmico. Estos tres componentes de la célula están interconectados: la célula utiliza las vesículas (vesículas) del aparato de Golgi para construir el plasmalema. El complejo en sí se forma debido a la actividad del EPS (Fig. 12), lo que se evidencia además por el hecho de que en el complejo se encuentran enzimas, incluidas las asociadas con la síntesis de polisacáridos y lípidos.
En las células diferenciadas de animales vertebrados y humanos, los dictiosomas generalmente se recolectan en la zona perinuclear del citoplasma.
En el complejo de Golgi se acumulan los productos de desecho de la célula (el orgánulo es incluso capaz de acumular sustancias tóxicas que ingresan a la célula desde el exterior), que deben ser eliminados de la célula, que están cubiertos con una membrana. Los lisosomas se forman en el complejo laminar. Los polipéptidos formados en los ribosomas ingresan a los canales del retículo endoplásmico y de allí al aparato de Golgi, donde se sintetizan los polisacáridos en los dictiosomas, así como sus complejos con proteínas (glicoproteínas) y grasas (glicolípidos), que. Luego se puede encontrar en la membrana celular del glucocáliz.
Arroz. 12. Interacción y funcionamiento del retículo endoplásmico y el aparato de Golgi (las flechas indican el transporte dirigido de sustancias sintetizadas)
El complejo de Golgi también participa en la síntesis. componentes estructurales células tipo colágeno - componente tejido conectivo, que juega un papel determinado en la síntesis de la yema de huevo, la síntesis de polisacáridos y lípidos.
lisosomas
lisosomas son sacos con un diámetro de 0,2-0,8 micrones limitados por una membrana, que están llenos de enzimas de hidrolasas ácidas (hay más de 40), que actúan como enzimas sistema digestivo, catalizan la descomposición de ácidos nucleicos, proteínas, grasas y polisacáridos. Los lisosomas participan activamente en la lisis de sustancias que ingresan a la célula mediante fagocitosis y pinocitosis. Gracias a las enzimas de los lisosomas, al morir se pueden digerir estructuras celulares individuales e incluso células enteras. La célula en la que se encuentran los lisosomas está protegida por una membrana contra la autodigestión.
Según el grado de actividad, los lisosomas se clasifican de la siguiente manera (Fig.13): lisosomas primarios(diámetro 100 nm) – orgánulos inactivos, secundaria - Los orgánulos en los que se produce el proceso de digestión. Los lisosomas secundarios se forman a partir de los primarios. Están divididos en heterolisosomas(fagolisosomas) y autolisosomas(citolisosomas). En el primero, el material que ingresa a la célula desde el exterior se digiere mediante pinocitosis y fagocitosis, en el segundo, se destruyen las propias estructuras de la célula, habiendo completado su función. Los lisosomas secundarios, en los que se completa el proceso de digestión, se denominan cuerpos residuales(telolisosomas). Carecen de hidrolasas y contienen material no digerido.
Figura 13. Formación y funciones de los lisosomas: 1 – fagosoma; 2 – vesícula pinocitotica; 3 – lisosoma primario; 4 – aparato de Golgi; 5 – lisosoma secundario
mitocondrias
mitocondrias(Figura 14) - es un orgánulo de dos membranas, redondo o en forma de varilla, de 0,5 µm de espesor y hasta 5-10 µm de largo. En la mayoría de las células animales, el número de mitocondrias oscila entre 150 y 1.500, pero en las células germinales femeninas su número alcanza varios cientos de miles. Los espermatozoides suelen contener una mitocondria gigante, enrollada en espiral alrededor de la parte axial del flagelo.
La membrana externa limita las mitocondrias del hialoplasma. La membrana interna forma invaginaciones en forma de hojas ( cristas) o tubular ( túbulos) forma. La membrana interna divide la cavidad de la mitocondria en dos cámaras, creando un espacio intermembrana entre las membranas y el espacio interno de la mitocondria, lleno. matriz, en el que se encuentran granos con un diámetro de 20-40 nm. Acumulan iones de calcio y magnesio, así como polisacáridos, como el glucógeno. La matriz contiene el aparato de biosíntesis de proteínas propio del orgánulo. Está representado por 2-6 copias de una molécula de ADN circular, desprovista de histonas (como en los procariotas), ribosomas, un conjunto de ARN de transferencia (ARNt), enzimas para la replicación del ADN, la transcripción y traducción de información hereditaria. Los genes de su propio ADN codifican las secuencias de nucleótidos del ARNr y ARNt mitocondrial, así como las secuencias de aminoácidos de algunas proteínas del orgánulo, principalmente de su membrana interna. Las secuencias de aminoácidos (estructura primaria) de la mayoría de las proteínas mitocondriales están codificadas. el ADN del núcleo celular y se forman fuera del orgánulo en el citoplasma.
Figura 14. Estructura de las mitocondrias.
Las mitocondrias contienen un sistema de enzimas oxidativas que participan en los procesos de respiración celular. En membrana externa y en el hialoplasma circundante tienen lugar procesos de oxidación aeróbica ( glucólisis), y en la membrana interna (en el lado que mira hacia la matriz) - fosforilación oxidativa– procesos como resultado de los cuales materia orgánica se descomponen en agua y dióxido de carbono con la participación de oxígeno. La energía liberada se almacena en forma de ATP. Esta energía se gasta sólo parcialmente en “necesidades internas”, y La mayoría de se gasta en procesos que ocurren fuera de la mitocondria.
Entre las funciones secundarias de las mitocondrias se encuentra la participación en la síntesis de hormonas esteroides y algunos aminoácidos (por ejemplo, ácido glutámico).
Centro celular (centrosoma)
centro celular(Fig.15) - orgánulo sin membrana presente en la célula centríolos(de 2 a 10), rodeado por una zona diferenciada de citoplasma, formando centosfera. Generalmente centro celular Se ubica en el centro geométrico de la celda, de ahí su nombre.
centríolo Tiene la forma de un cilindro "hueco" con un diámetro de aproximadamente 150 nm y una longitud de 300-500 nm. Su pared está formada por 27 microtúbulos, agrupados en 9 tripletes, de los que se extienden cuerpos perpendiculares - satélites, que forman la centosfera. El primer microtúbulo del triplete (un microtúbulo) tiene un diámetro de aproximadamente 25 nm y un espesor de pared de 5 nm y consta de 13 subunidades globulares. La longitud de cada triplete es igual a la longitud del centríolo. Los microtúbulos segundo y tercero (B y C) están incompletos, contienen 11 subunidades y están muy adyacentes a sus vecinos. Cada triplete está ubicado en un ángulo de aproximadamente 400 con respecto al radio de dicho cilindro. Además de los microtúbulos, el centríolo incluye varias estructuras adicionales. Desde el microtúbulo A se extienden los llamados "asas", excrecencias, uno de los cuales (externo) se dirige al microtúbulo C del triplete vecino y el otro (interno) se dirige al centro del cilindro. En un diplosoma, los centríolos están ubicados entre sí en ángulo recto. De los dos centríolos, uno se llama “madre”, el otro se llama “hija”, el eje longitudinal de este último es perpendicular eje longitudinal centríolo madre. Este orgánulo está representado en las células en reposo; en las células en división, el centro celular se convierte en parte de la estructura compleja del aparato de división. En las células que no se dividen, los centrosomas determinan la polaridad de las células epiteliales y están ubicados cerca del aparato de Golgi. Esta conexión de los centrosomas con el aparato de Golgi es característica de muchas células, incluidas las células sanguíneas y células nerviosas. A menudo, los centrosomas se encuentran al lado del núcleo, ubicados en las zonas de su invaginación. Por ejemplo, en los leucocitos polimórficos (neurófilos), el centrosoma se encuentra dentro de una invaginación del núcleo en forma de herradura. La centosfera desaparece durante determinadas fases de división (en algunas células no está presente en absoluto).
Arroz. 15. Centro celular: I – centro celular, II – estructura centril: 1 – centríolo, 2 – mirotúbulos, 3 – triplete, 4 – satélites.
La función de los centriolos incluye la formación de husos mitóticos, que también están formados por microtúbulos. Los centriolos polarizan el proceso de división celular, asegurando la separación de las cromátidas hermanas (cromosomas) en la anafase de la mitosis.
El centro celular participa en la construcción del huso de división, la formación de microtúbulos citoplasmáticos, cilios y flagelos.
Microtúbulos - En la sustancia principal del citoplasma se encuentran formaciones tubulares de varias longitudes con un diámetro exterior de 24 nm, un ancho de luz de 15 nm y un espesor de pared de aproximadamente 5 nm, pero la naturaleza de su ubicación en diferentes células no lo es. lo mismo. Los microtúbulos también desempeñan un papel elementos estructurales flagelos, cilios, huso mitótico, centríolos.
Los microtúbulos se construyen a partir de la proteína globular tubulina. Los microtúbulos hacen mucho Varias funciones. En estado libre, los microtúbulos realizan una función de soporte, determinando la forma de las células y también son factores en el movimiento direccional de los componentes intracelulares que pasan a través de los axones; fibras nerviosas, participa en la formación de hilos de husillo.
Microfilamentos Se llaman formaciones largas y delgadas, que a veces forman haces y se encuentran en todo el citoplasma. Hay varios diferentes tipos microfilamentos. microfilamentos de actina debido a la presencia de proteínas contráctiles (actina) en ellos, se consideran estructuras que proporcionan formas celulares movimientos, como el ameboide. También se les atribuye un papel de andamiaje y participación en la organización de los movimientos intracelulares de orgánulos y áreas de hialoplasma. A lo largo de la periferia de las células debajo del plasmalema, así como en la zona perinuclear, se encuentran haces de microfilamentos de 10 nm de espesor. filamentos intermedios. En las células epiteliales, nerviosas, gliales, musculares y fibroblastos, se construyen a partir de diferentes proteínas. Los filamentos intermedios aparentemente realizan una función mecánica de andamiaje. Las microfibrillas de actina y los filamentos intermedios, como los microtúbulos, se construyen a partir de subunidades. Debido a esto, su cantidad depende de la relación de los procesos de polimerización y despolimerización.
Microcuerpos constituyen un grupo colectivo de orgánulos. Se trata de vesículas limitadas por una única membrana con un diámetro de 0,1 a 1,5 μm con una matriz de grano fino y, a menudo, inclusiones de proteínas cristaloides o amorfas. Este grupo incluye, en particular, peroxisomas. Contienen enzimas oxidasas que catalizan la formación de peróxido de hidrógeno, que al ser tóxico es luego destruido por la acción de la enzima peroxidasa. Estas reacciones están incluidas en varios ciclos metabólicos, por ejemplo en el metabolismo. ácido úrico en células de hígado y riñón. En una célula hepática, el número de peroxisomas alcanza entre 70 y 100.
Palabras y conceptos clave: Compartimentación, bicapa lipídica, plasmalema, transporte pasivo, transporte activo, bomba sodio-potasio, exocitosis, endocitosis, fagocitosis, pinocitosis, protoplasma, Nucleo celular, citoplasma, hialoplasma, complejo de poros, envoltura nuclear, carioplasma, nucleolo, estructuras de cromatina, ADN, organelos retículo endoplásmico (RE), RE liso (agrular), RE rugoso (garnular), ergastoplasma, polisoma, ribosoma, aparato de Golgi (complejo), dictiosoma, lisosoma, lisosomas primarios, lisosomas secundarios, heterolisosomas (fagolisosomas), autolisosomas, cuerpos residuales ( telolisosomas), mitocondrias, crestas, matriz mitocondrial, túbulos, peroxisomas, glucólisis, centro celular (centrosoma), centríolo, microtúbulos, microfilamentos, fosforilación oxidativa
Estructura, ultraestructura y funcionamiento. orgánulos celulares Actualmente se está estudiando utilizando los siguientes métodos principales: luz y electrón, campo oscuro, contraste de fases, polarización, luminiscente. microscopía, utilizado para estudiar la estructura, la ultraestructura de las células fijas y la centrifugación diferencial, que permite aislar orgánulos individuales y analizarlos mediante métodos citoquímicos, bioquímicos, biofísicos y otros.
Microscopía óptica.
El principio del método es que un haz de luz, al atravesar un objeto, ingresa al sistema de lentes del objetivo y genera una imagen primaria, que se magnifica mediante las lentes del ocular. La principal parte óptica del microscopio, que determina sus principales capacidades, es la lente.
EN microscopios modernos Las lentes son intercambiables, lo que le permite estudiar células con diferentes aumentos. La característica principal El microscopio como sistema óptico es su resolución, es decir. la capacidad de dar una imagen separada de dos objetos cercanos entre sí.
Las imágenes producidas por la lente se pueden ampliar muchas veces mediante un ocular potente o, por ejemplo, proyectándolas en una pantalla (hasta 10 5 veces). El poder de resolución de un microscopio óptico está limitado por la longitud de onda de la luz: cuanto más corta sea la longitud de onda, mayor será el poder de resolución. Normalmente, los microscopios ópticos utilizan fuentes de luz en la región visible del espectro (400-700 nm), por lo que la resolución máxima del microscopio en este caso no puede ser superior a 200-350 nm (0,2-0,35 µm). Si utiliza luz violeta (260-280 nm), puede aumentar la resolución a 130 - 140 nm (0,13-0,14 micrones). Este será el límite de la resolución teórica de un microscopio óptico, determinado por la naturaleza ondulatoria de la luz.
Así, todo lo que un microscopio óptico puede proporcionar como dispositivo auxiliar a nuestro ojo es aumentar su resolución unas 1000 veces (el ojo humano desnudo tiene una resolución de aproximadamente 0,1 mm, lo que equivale a 100 micrones). Este es el aumento “útil” del microscopio, por encima del cual solo aumentaremos los contornos de la imagen sin revelar nuevos detalles en ella. Por lo tanto, cuando se utiliza luz visible, 0,2-0,3 µm es el límite de resolución final de un microscopio óptico.
Microscopio de electrones.
Para escanear microscopio electrónico El material suele congelarse para producir una superficie cubierta de hielo. En este caso, se elimina la pérdida de agua y sustancias solubles en agua, y los cambios químicos en las estructuras también son menores. Al analizar los datos obtenidos con un microscopio electrónico, hay que recordar que este método examina los estados estáticos de la célula en el momento de la rápida parada del movimiento del citoplasma provocada por la influencia de sustancias químicas fijadoras.
Microscopía de campo oscuro.
Su esencia es que, como motas de polvo en un rayo de luz ( Efecto Tyndall) en una celda, cuando se ilumina desde un lado, brillan pequeñas partículas (menos de 0,2 micrones), cuya luz reflejada ingresa a la lente del microscopio. Este método se ha utilizado con éxito en el estudio de células vivas.
Se utilizan ampliamente para determinar la localización de los sitios de síntesis de biopolímeros, determinar el transporte de sustancias en una célula y controlar la migración o las propiedades de células individuales. método autorradiografía - registro de sustancias marcadas con isótopos. Por ejemplo, utilizando este método, utilizando precursores de ARN marcados, se demostró que todo el ARN se sintetiza solo en el núcleo en interfase, y la presencia de ARN citoplasmático es el resultado de la migración de moléculas sintetizadas desde el núcleo.
En citología, varios métodos analíticos y preparativos. bioquímica. En este último caso, es posible obtener varios componentes celulares y estudiar su química, ultraestructura y propiedades. Actualmente, casi todos los orgánulos y estructuras celulares se obtienen en forma de fracciones puras.
Una de las principales formas de resaltar estructuras celulares es centrifugación diferencial (separación). El principio de su aplicación es que el tiempo para que las partículas se asienten en un homogeneizado depende de su tamaño y densidad: cuanto más grande sea la partícula o más pesada sea, más rápido se asentará en el fondo del tubo de ensayo. Para acelerar este proceso de sedimentación se utilizan aceleraciones creadas por una centrífuga.
Mediante centrifugación fraccionada repetida de subfracciones mixtas, se pueden obtener fracciones puras. En casos de separación más fina de fracciones, se utiliza la centrifugación en gradiente de densidad de sacarosa, lo que permite una buena separación de componentes, incluso ligeramente diferentes entre sí. Gravedad específica. Las fracciones resultantes, antes de analizarlas mediante métodos bioquímicos, deben comprobarse su pureza mediante un microscopio electrónico.
Preguntas de control:
1. Niveles de organización de la materia viva.
2. Teoría celular de la organización de los organismos.
3. Métodos de investigación en citología.
4. Objetivos y materia de la citología
5. Diseño de microscopio óptico
6. Estructura del microscopio electrónico.
7. Precauciones de seguridad durante el trabajo citológico.
8. Requisitos para la preparación de material biológico para investigación citológica.
9. Sustancias fijadoras, mecanismo de acción.
10. Citoquímica, requisitos de materiales y capacidades.
11. Análisis cuantitativo (morfometría), requisitos y capacidades
12. Artefactos en citología, formas de objetivar resultados
1. Zavarzin A.A., Kharazova A.D. Fundamentos de citología general. - L., 1982.
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