De Wikipedia, la enciclopedia libre
  (Redirigido desde Citológicamente )
Saltar a navegación Saltar a búsqueda
No confundir con Cell (biología) .

Parte de una serie sobre
Bioquímica
Mioglobina.png
Componentes clave
Historia de la bioquímica
Glosarios
Portales: Bioquímica

La biología celular (también biología celular o citología ) es una rama de la biología que estudia la estructura y función de la célula , también conocida como la unidad básica de la vida . [1] La biología celular abarca tanto las células procariotas como las eucariotas y se puede dividir en muchos subtemas que pueden incluir el estudio del metabolismo celular , la comunicación celular , el ciclo celular , la bioquímica y la composición celular.. El estudio de las células se realiza mediante varias técnicas como el cultivo celular , varios tipos de microscopía y el fraccionamiento celular . Estos han permitido y se están utilizando actualmente para descubrimientos e investigaciones relacionadas con el funcionamiento de las células, lo que en última instancia da una idea de cómo comprender los organismos más grandes. Conocer los componentes de las células y cómo funcionan las células es fundamental para todas las ciencias biológicas y al mismo tiempo es fundamental para la investigación en campos biomédicos como el cáncer y otras enfermedades. La investigación en biología celular está interconectada con otros campos como la genética , la genética molecular , la bioquímica ,biología molecular , microbiología médica , inmunología y citoquímica .

Historia [ editar ]

Las células se vieron por primera vez en la Europa del siglo XVII con la invención del microscopio compuesto . En 1665, Robert Hooke denominó el bloque de construcción de todos los organismos vivos como "células" después de mirar un trozo de corcho y observar una estructura similar a una célula, [2] sin embargo, las células estaban muertas y no dieron ninguna indicación de los componentes generales reales. de una celda. Unos años más tarde, en 1674, Anton Van Leeuwenhoek fue el primero en analizar células vivas en su examen de algas . Todo esto precedió a la teoría celular.que establece que todos los seres vivos están formados por células y que las células son la unidad funcional y estructural de los organismos. Esto fue finalmente concluido por el científico de plantas, Matthias Schleiden y el científico de animales, Theodor Schwann en 1838, quienes observaron células vivas en tejido vegetal y animal, respectivamente. [3] 19 años después, Rudolf Virchow contribuyó aún más a la teoría celular, agregando que todas las células provienen de la división de células preexistentes. [3] Aunque es ampliamente aceptado, ha habido muchos estudios que cuestionan la validez de la teoría celular. Los virus, por ejemplo, carecen de características comunes de una célula viva, como membranas, orgánulos celulares.y la capacidad de reproducirse por sí mismos. [4] Los científicos han luchado para decidir si los virus están vivos o no y si están de acuerdo con la teoría celular.

Técnicas [ editar ]

La investigación en biología celular de hoy en día analiza diferentes formas de cultivar y manipular células fuera de un cuerpo vivo para realizar más investigaciones en anatomía y fisiología humanas y obtener medicamentos. Las técnicas mediante las cuales se estudian las células han evolucionado. Debido a los avances en microscopía, las técnicas y la tecnología han permitido a los científicos comprender mejor la estructura y función de las células. A continuación se enumeran muchas técnicas comúnmente utilizadas para estudiar la biología celular: [5]

  • Cultivo celular : utiliza células de crecimiento rápido en medios, lo que permite una gran cantidad de un tipo celular específico y una forma eficiente de estudiar las células. [6]
  • Microscopía de fluorescencia : los marcadores fluorescentes, como GFP , se utilizan para marcar un componente específico de la célula. Posteriormente, se utiliza una cierta longitud de onda de luz para excitar el marcador fluorescente que luego se puede visualizar. [6]
  • Microscopía de contraste de fase : utiliza el aspecto óptico de la luz para representar los cambios de fase sólida, líquida y gaseosa como diferencias de brillo. [6]
  • Microscopía confocal : combina la microscopía de fluorescencia con imágenes al enfocar la luz y disparar instancias para formar una imagen tridimensional. [6]
  • Microscopía electrónica de transmisión : implica la tinción de metales y el paso de electrones a través de las células, que se desviarán al interactuar con el metal. Esto finalmente forma una imagen de los componentes que se están estudiando. [6]
  • Citometría : las células se colocan en la máquina que utiliza un haz para dispersar las células en función de diferentes aspectos y, por lo tanto, puede separarlas según el tamaño y el contenido. Las células también se pueden marcar con fluorescencia de GFP y también se pueden separar de esa manera. [7]
  • Fraccionamiento celular : este proceso requiere romper la celda usando alta temperatura o sonificación seguida de centrifugación para separar las partes de la celda, lo que permite estudiarlas por separado. [6]

Clasificación y composición celular [ editar ]

Hay dos clasificaciones fundamentales de células: procariotas y eucariotas . Las células procariotas se distinguen de las eucariotas por la ausencia de un núcleo celular u otro orgánulo unido a la membrana . [8] Las células procariotas son mucho más pequeñas que las eucariotas, lo que las convierte en la forma de vida más pequeña. [9] El estudio de las células eucariotas es típicamente el foco principal de los citólogos, mientras que las células procariotas son el foco de los microbiólogos .

Células procariotas [ editar ]

Una célula procariota típica.

Las células procariotas incluyen bacterias y arqueas , y carecen de un núcleo celular cerrado . Ambos se reproducen mediante fisión binaria . Las bacterias, el tipo más prominente, tienen varias formas diferentes que incluyen principalmente esféricas y en forma de varilla . Las bacterias se pueden clasificar como gram positivas o gram negativas dependiendo de la composición de la pared celular . Las características estructurales bacterianas incluyen:

  • Flagelos : una estructura en forma de cola que ayuda a la célula a moverse. [10]
  • Ribosomas : se utilizan para la traducción de ARN en proteínas. [10]
  • Nucleoide : Área designada para contener todo el material genético en una estructura circular. [10]

Hay muchos procesos que ocurren en las células procariotas que les permiten sobrevivir. Por ejemplo, en un proceso denominado conjugación , el factor de fertilidad permite que la bacteria posea un pilus que le permite transmitir ADN a otra bacteria que carece del factor F, lo que permite la transmitancia de resistencia y le permite sobrevivir en ciertos ambientes. [11]

Células eucariotas [ editar ]

Una célula animal típica.

Las células eucariotas pueden ser unicelulares o multicelulares [10] e incluyen células de animales, plantas, hongos y protozoos que contienen orgánulos con diversas formas y tamaños. [12] Estas células están compuestas por los siguientes orgánulos:

  • Núcleo : funciona como el almacenamiento de información genética y del genoma de la célula, que contiene todo el ADN organizado en forma de cromosomas. Está rodeado por una envoltura nuclear , que incluye poros nucleares que permiten el transporte de proteínas entre el interior y el exterior del núcleo. [13] Este es también el sitio para la replicación del ADN, así como para la transcripción del ADN a ARN. Posteriormente, el ARN se modifica y se transporta al citosol para traducirlo en proteína.
  • Nucleolo : esta estructura se encuentra dentro del núcleo, generalmente de forma densa y esférica. Es el sitio de síntesis del ARN ribosómico (ARNr), que es necesario para el ensamblaje ribosómico.
  • Retículo endoplásmico (RE) : funciona para sintetizar, almacenar y secretar proteínas al aparato de Golgi. [14]
  • Mitocondrias : funciona para la producción de energía o ATP dentro de la célula. Específicamente, este es el lugar donde ocurre el ciclo de Krebs o ciclo de TCA para la producción de NADH y FADH. Posteriormente, estos productos se utilizan dentro de la cadena de transporte de electrones (ETC) y la fosforilación oxidativa para la producción final de ATP. [15]
  • Aparato de Golgi : funciona para procesar, empaquetar y secretar las proteínas hasta su destino. Las proteínas contienen una secuencia señal que permite que el aparato de Golgi las reconozca y las dirija al lugar correcto. [dieciséis]
  • Lisosoma : el lisosoma funciona para degradar el material traído desde el exterior de la célula o los orgánulos viejos. Contiene muchas hidrolasas ácidas, proteasas, nucleasas y lipasas, que descomponen las diversas moléculas. La autofagia es el proceso de degradación a través de los lisosomas que ocurre cuando una vesícula brota del RE y envuelve el material, luego, se adhiere y se fusiona con el lisosoma para permitir que el material se degrade. [17]
  • Ribosomas : funciones para traducir el ARN en proteína.
  • Citoesqueleto : funciona para anclar orgánulos dentro de las células y conformar la estructura y estabilidad de la célula.
  • Membrana celular : la membrana celular se puede describir como una bicapa de fosfolípidos y también está formada por lípidos y proteínas. [10] Debido a que el interior de la bicapa es hidrofóbico y para que las moléculas participen en reacciones dentro de la célula, necesitan poder cruzar esta capa de membrana para ingresar a la célula a través de presión osmótica , difusión , gradientes de concentración y canales de membrana. . [18]
  • Centriolos : función para producir fibras del huso que se utilizan para separar los cromosomas durante la división celular.

Las células eucariotas también pueden estar compuestas por los siguientes componentes moleculares:

  • Cromatina : forma los cromosomas y es una mezcla de ADN con varias proteínas.
  • Cilia  : ayudan a propulsar sustancias y también se pueden utilizar con fines sensoriales. [19]

Procesos [ editar ]

Artículo principal: Celular (biología) § Procesos celulares

Metabolismo celular [ editar ]

El metabolismo celular es necesario para la producción de energía para la célula y, por lo tanto, su supervivencia e incluye muchas vías. Para la respiración celular , una vez que la glucosa está disponible, la glucólisis ocurre dentro del citosol de la célula para producir piruvato. El piruvato se descarboxila utilizando el complejo multienzimático para formar acetilcoA que se puede utilizar fácilmente en el ciclo del TCA para producir NADH y FADH2. Estos productos están involucrados en la cadena de transporte de electrones para finalmente formar un gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial interna. Este gradiente puede impulsar la producción de ATP y H2O durante la fosforilación oxidativa . [20] El metabolismo en las células vegetales incluye la fotosíntesis. que es exactamente lo opuesto a la respiración, ya que finalmente produce moléculas de glucosa.

Comunicación y señalización celular [ editar ]

La comunicación celular es importante para la regulación celular y para que las células procesen información del entorno y respondan en consecuencia. La comunicación puede ocurrir a través del contacto celular directo o de señalización endocrina , paracrina y autocrina . El contacto directo célula-célula se produce cuando un receptor de una célula se une a una molécula que está unida a la membrana de otra célula. La señalización endocrina se produce a través de moléculas secretadas en el torrente sanguíneo. La señalización paracrina utiliza moléculas que se difunden entre dos células para comunicarse. Autocrine es una célula que se envía una señal secretando una molécula que se une a un receptor en su superficie. Las formas de comunicación pueden ser a través de:

  • Canales iónicos : pueden ser de diferentes tipos, como canales iónicos activados por voltaje o ligando. Permiten la salida y la entrada de moléculas e iones.
  • Receptor acoplado a proteína G(GPCR): se reconoce ampliamente que contiene 7 dominios transmembrana. El ligando se une al dominio extracelular y una vez que el ligando se une, esto indica un factor de intercambio de guanina para convertir el GDP en GTP y activar la subunidad G-α. G-α puede dirigirse a otras proteínas como la adenil ciclasa o la fosfolipasa C, que finalmente producen mensajeros secundarios como cAMP, Ip3, DAG y calcio. Estos mensajeros secundarios funcionan para amplificar señales y pueden apuntar a canales iónicos u otras enzimas. Un ejemplo de amplificación de una señal es la unión de AMPc y la activación de la PKA eliminando las subunidades reguladoras y liberando la subunidad catalítica. La subunidad catalítica tiene una secuencia de localización nuclear que la impulsa a entrar en el núcleo y fosforilar otras proteínas para reprimir o activar la actividad genética. [20]
  • Tirosina quinasas receptoras : se unen a factores de crecimiento, lo que promueve aún más la tirosina en la porción intracelular de la proteína para el fosforilado cruzado. La tirosina fosforilada se convierte en una plataforma de aterrizaje para las proteínas que contienen un dominio SH2 que permite la activación de Ras y la participación de la vía MAP quinasa . [21]

Ciclo celular [ editar ]

Artículo principal: ciclo celular
El proceso de división celular en el ciclo celular .

El proceso de crecimiento de la célula no se refiere al tamaño de la célula, sino a la densidad del número de células presentes en el organismo en un momento dado. El crecimiento celular se refiere al aumento del número de células presentes en un organismo a medida que crece y se desarrolla; a medida que el organismo crece, también aumenta el número de células presentes. Las células son la base de todos los organismos y son la unidad fundamental de la vida. El crecimiento y desarrollo de las células son esenciales para el mantenimiento del hospedador y la supervivencia del organismo. Para este proceso, la célula pasa por los pasos del ciclo celular y el desarrollo que implica el crecimiento celular, la replicación del ADN , la división celular , la regeneración y la muerte celular.. El ciclo celular se divide en cuatro fases distintas: G1, S, G2 y M. La fase G, que es la fase de crecimiento celular, constituye aproximadamente el 95% del ciclo. La proliferación de células es instigada por progenitores. Todas las células comienzan de forma idéntica y pueden convertirse esencialmente en cualquier tipo de célula. La señalización celular, como la inducción, puede influir en las células cercanas para diferenciar y determinar el tipo de célula en la que se convertirá. Además, esto permite que las células del mismo tipo se agreguen y formen tejidos, luego órganos y finalmente sistemas. Las fases G1, G2 y S (replicación, daño y reparación del ADN) se consideran la parte de la interfase del ciclo, mientras que la fase M ( mitosis ) es la división celular.parte del ciclo. La mitosis se compone de muchas etapas que incluyen profase, metafase, anafase, telofase y citocinesis, respectivamente. El resultado final de la mitosis es la formación de dos células hijas idénticas.

El ciclo celular está regulado por una serie de factores de señalización y complejos como ciclinas, quinasa dependiente de ciclina y p53 . Cuando la célula ha completado su proceso de crecimiento y si se encuentra dañada o alterada, sufre la muerte celular, ya sea por apoptosis o necrosis , para eliminar la amenaza que puede causar a la supervivencia del organismo. [22]

Patología [ editar ]

Artículo principal: Citopatología

La rama científica que estudia y diagnostica enfermedades a nivel celular se denomina citopatología . La citopatología se utiliza generalmente en muestras de células libres o fragmentos de tejido, en contraste con la rama de patología de la histopatología , que estudia tejidos completos. La citopatología se usa comúnmente para investigar enfermedades que involucran una amplia gama de sitios del cuerpo, a menudo para ayudar en el diagnóstico de cáncer, pero también en el diagnóstico de algunas enfermedades infecciosas y otras afecciones inflamatorias. Por ejemplo, una aplicación común de la citopatología es la prueba de Papanicolaou , una prueba de detección que se usa para detectar el cáncer de cuello uterino y las lesiones precancerosas del cuello uterino. que puede provocar cáncer de cuello uterino.

Biólogos celulares notables [ editar ]

  • El anatomista checo Jan Evangelista Purkyně es mejor conocido por su descubrimiento de 1837 de las células de Purkinje .

  • Theodor Schwann descubridor de la celda de Schwann .

  • Yoshinori Ohsumi, premio Nobel por su trabajo en autofagia .

Ver también [ editar ]

  • La Sociedad Estadounidense de Biología Celular
  • Biofísica celular
  • Disrupción celular
  • Fisiología celular
  • Adaptación celular
  • Microbiología celular
  • Instituto de Biología Molecular y Celular (desambiguación)
  • Organoide
  • Esquema de la biología celular

Notas [ editar ]

  1. ^ Bisceglia, Nick. "Biología celular" . Scitable . www.nature.com.
  2. ^ Hooke, Robert (septiembre de 1665). Micrographia .
  3. ↑ a b Gupta, P. (1 de diciembre de 2005). Biología Celular y Molecular . Publicaciones Rastogi. pag. 11. ISBN 978-8171338177.
  4. ^ Kendrick, Karolyn (1 de enero de 2010). Química en Medicina . Empresa de educación de referencia. pag. 26. ISBN 978-1450928526.
  5. ^ Lavanya, P. (1 de diciembre de 2005). Biología Celular y Molecular . Publicaciones Rastogi. pag. 11. ISBN 978-8171338177.
  6. ↑ a b c d e f Cooper, Geoffrey M. (2000). "Herramientas de biología celular" . La célula: un enfoque molecular. 2ª Edición .
  7. ^ McKinnon, Katherine M. (21 de febrero de 2018). "Citometría de flujo: una visión general" . Protocolos actuales en inmunología . 120 : 5.1.1–5.1.11. doi : 10.1002 / cpim.40 . ISSN 1934-3671 . PMC 5939936 . PMID 29512141 .   
  8. ^ Doble, Mukesh; Gummadi, Sathyanarayana N. (5 de agosto de 2010). Ingeniería bioquímica . Nueva Delhi: Prentice-Hall of India Pvt.Ltd. ISBN 978-8120330528.
  9. ^ Kaneshiro, Edna (2 de mayo de 2001). Libro de consulta de fisiología celular: un enfoque molecular (3ª ed.). Prensa académica. ISBN 978-0123877383.
  10. ↑ a b c d e Nelson, Daniel (22 de junio de 2018). "La diferencia entre células eucariotas y procariotas". Tendencias científicas . doi : 10.31988 / scitrends.20655 .
  11. ^ Griffiths, Anthony JF; Miller, Jeffrey H .; Suzuki, David T .; Lewontin, Richard C .; Gelbart, William M. (2000). "Conjugación bacteriana" . Introducción al análisis genético. 7ª Edición .
  12. ^ "La morfología de las células eucariotas: forma, número y tamaño" . YourArticleLibrary.com: la biblioteca de próxima generación . 19 de marzo de 2014 . Consultado el 22 de noviembre de 2015 .
  13. ↑ De Rooij, Johan (25 de junio de 2019). "Recomendación F1000Prime de la fuerza desencadena la entrada nuclear YAP regulando el transporte a través de los poros nucleares". doi : 10.3410 / f.732079699.793561846 . Cite journal requiere |journal=( ayuda )
  14. ^ "Retículo endoplásmico (rugoso y liso) | Sociedad británica de biología celular" . Consultado el 6 de octubre de 2019 .
  15. ^ Pelley, John W. (2007), "Ciclo del ácido cítrico, cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa", Bioquímica integrada de Elsevier, Elsevier, págs. 55-63, doi : 10.1016 / b978-0-323-03410-4.50013- 4 , ISBN 9780323034104
  16. ^ Cooper, Geoffrey M. (2000). "El aparato de Golgi" . La célula: un enfoque molecular. 2ª Edición .
  17. ^ Verity, M A. Lisosomas: algunas implicaciones patológicas . OCLC 679070471 . 
  18. ^ Cooper, Geoffrey M. (2000). "Transporte de pequeñas moléculas" . La célula: un enfoque molecular. 2ª Edición .
  19. ^ "¿Cuáles son las funciones principales de cilios y flagelos?" . Ciencia . Consultado el 23 de noviembre de 2020 .
  20. ^ a b Ahmad, Maria; Kahwaji, Chadi I. (2019), "Biochemistry, Electron Transport Chain" , StatPearls , StatPearls Publishing, PMID 30252361 , consultado el 20 de octubre de 2019 
  21. ^ Schlessinger, Joseph (octubre de 2000). "Señalización celular por tirosina quinasas receptoras". Celular . 103 (2): 211–225. doi : 10.1016 / s0092-8674 (00) 00114-8 . ISSN 0092-8674 . PMID 11057895 . S2CID 11465988 .   
  22. ^ Shackelford, RE; Kaufmann, WK; Paules, RS (febrero de 1999). "Control del ciclo celular, mecanismos de control y estrés genotóxico" . Perspectivas de salud ambiental . 107 (supl. 1): 5–24. doi : 10.1289 / ehp.99107s15 . ISSN 0091-6765 . PMC 1566366 . PMID 10229703 .   

Referencias [ editar ]

  • Penner-Hahn, James E. (2013). "Capítulo 2. Tecnologías para la detección de metales en células individuales. Sección 4. Fluorescencia intrínseca de rayos X". En Bani, Lucia (ed.). Metalómica y Celular . Iones metálicos en ciencias de la vida. 12 . Saltador. págs. 15–40. doi : 10.1007 / 978-94-007-5561-1_2 . ISBN 978-94-007-5560-4. PMID  23595669 .libro electrónico ISBN 978-94-007-5561-1 ISSN 1559-0836 electrónico- ISSN 1868-0402    
  • Biología celular y molecular por Karp 5th Ed., ISBN 0-471-46580-1 
  •  Este artículo incorpora  material de dominio público del documento NCBI : "Science Primer" .

Enlaces externos [ editar ]

Recursos de la biblioteca sobre
biología celular
  • Recursos en su biblioteca
  • Biología celular en Curlie
  • Célula de envejecimiento
  • "Francis Harry Compton Crick (1916-2004)" de A. Andrei en la Enciclopedia del Proyecto Embryo
  • "Recurso de biología por el profesor Lin".