domingo, 7 de marzo de 2010
GAMETOGÉNESIS
En el cuerpo humano, las únicas células que sufren meiosis son las que originan gametos. La meiosis en los hombres se llama espermatogénesis, y en la mujer es la ovogénesis.
ESPERMATOGÉNESIS
Sucede en los tubos seminíferos de los testículos. Sus fases son:
. Proliferación: Las células germinales del epitelio de los tubos seminíferos (diploides) sufren varias mitosis, para originar las espermatogonias (2n).
. Crecimiento: Las espermatogonias cambian y forman los espermatocitos de 1er. orden (2n).
. Maduración: Los espermatocitos de 1er orden sufren meiosis:
La primera división meiótica origina espermatocitos de 2º orden.
La segunda división meiótica origina espermátidas, que son espermatozoides inmaduros.
OVOGÉNESIS
Sucede en las células germinales de los ovarios. Sus fases son
. Proliferación: Durante el desarrollo embrionario, las células germinales de los ovarios sufren mitosis para originar a las ovogonias (2n). El crecimiento de estas células se detiene en el tercer mes de gestación.
. Crecimiento: En la pubertad crecen para originar los ovocitos de 1er orden.
. Maduración: El ovocito de 1er orden sufre meiosis:
La primera división meiótica origina una célula grande con toda la sustancia de reserva de la célula original, el ovocito de 2º orden (n), y un cuerpo pequeño, el polocito de primer orden (n), que sólo contiene material genético.
La segunda división meiótica del ovocito origina al óvulo (n), una célula de casi un milímetro, y un polocito de 2º orden, y la del polocito de 1er orden origina dos polocitos más de 2º orden, conocidos como cuerpos polares, que luego degeneran.
MEIOSIS
Se denomina meiosis a la división mediante la cual una célula diploide (2n) se divide originando cuatro células haploides o sexuales (n).
Presenta dos fases que corresponden al número de citocinesis.
Primera división meiótica:
Profase I
En ella podemos encontrar varias subfases:
. Leptoteno: los cromosomas comienzan a condensarse en tétrada.
. Cigoteno: los cromosomas homólogos se ponen en contacto físico (sinapsis), a través de puntos llamados quiasmas. Este conjunto se llama complejo sinaptonémico.
. Paquiteno: los cromosomas homólogos sufren crossing-over (entrecruzamiento), intercambiando trozos de cromosoma al azar.
Este proceso es extremadamente importante para mantener la variablidad de la especie, ya que al intercambiar trozos de material genético, se intercambian características entre los cromosomas y permite que, si un cromosoma sólo tiene información para ojos azules y cabello rubio, su homólogo tiene información para ojos castaños y cabello castaño. Ahora si uno tiene información para los ojos azules y cabello castaño, el otro tiene para ojos castaños y cabello rubio.
. Diacinesis: Los cromosomas homólogos se separan.
Mientras todo lo anterior sucede, la membrana nuclear se ha expandido y los centríolos han originado el huso acromático.
Metafase I
Al igual que en la mitosis, los cromosomas en tétrada se disponen formando la placa metafásica.
Anafase I:
. A diferencia de la mitosis, los centrómeros no se separan, sino que cada cromosoma homólogo se dirige hacia el polo opuesto, por lo que el número de cromosomas queda dividido a la mitad.
. La célula comienza a dividirse a la mitad.
Telofase I:
. Los cromosomas llegan a los polos aún en estado de tétrada, se desespiralan.
. Se restituye la membrana nuclear.
. Se separan las células.
Segunda división meiótica
Profase II
. Los cromosomas en estado de tétrada se condensan.
. La membrana nuclear se expande.
. Los centríolos originan el huso acromático.
Metafase II
Al igual que en la mitosis, los cromosomas se ubican en el ecuador celular.
Anafase II
. Durante esta subfase los centrómeros sí se dividen, de forma que cada cromosoma gemelo se dirige hacia el polo celular opuesto.
. Comienza a estrangularse la célula.
Telofase II
. Los cromosomas se desespiralan.
. Se restituyen las membranas nucleares.
. Se separan las células hijas.
Durante la meiosis, la célula somática sufre una cariocinesis y dos citocinesis, originando cuatro células haploides, cada una de las cuales tiene la mitad de la carga genética.
MITOSIS
Las fases de la mitosis son:
Profase
- Se condensan los cromosomas que ya se han duplicado durante la interfase, es decir, dejan de parecer hilos laxos (cromatina) para tomar su forma característica de cuatro brazos (tétrada). Los cromosomas en tétrada están formados por cuatro brazos (telómeros), unidos por un centro (centrómero), del cual se distinguen por un estrangulamiento a cada lado del centrómero, la constricción primaria. A veces, presentan un segmento del telómero separado por una constricción secundaria, al cual se designa satélite.
- Los centríolos originan el áster, un conjunto de microtúbulos de los cuales parte el huso acromático, un conjunto de fibras proteicas incoloras que van de un extremo al otro de la célula, cuya función es guiar a los cromosomas en su movimiento durante la mitosis. En las células donde no hay centríolos, como las vegetales, parten del centrosoma y el huso se llama anastral.
Metafase
Anafase
- Los centrómeros de los cromosomas se separan en dos, permitiendo que el cromosoma en estado de tétrada se separe en dos mitades exactamente iguales.
- Cada cromátida gemela es halada por el huso acromático hacia polos celulares opuestos.
- La célula comienza a estrecharse (en el caso de las células animales) o a formar la placa ecuatorial por deposición de vesículas provenientes del aparato de Golgi (en el caso de las células vegetales) en el ecuador celular denominándose lámina media.
- La membrana nuclear comienza a re
stituirse.
Telofase
- La membrana nuclear se restituye.
- Los cromosomas se desespiralan, vuelven a ser laxos, conformando la cromatina.
- Comienzan a verse los nucleolos.
En la mitosis sucede una cariocinesis y una citocinesis.
MITOSIS
http://www.johnkyrk.com/mitosis.esp.html
CICLO CELULAR
De acuerdo a la teoría celular establecida por el biólogo alemán Rudolf Virchoff en el siglo XIX, "las células sólo provienen de células". Las células existentes se dividen a través de una serie ordenada de pasos denominados ciclo celular; en el la célula aumenta su tamaño, el número de componentes intracelulares (proteínas y organelos), duplica su material genético y finalmente se divide (Fig. 1).
El ciclo celular se divide en dos fases
1) Interfase, que consta de:
Fase de síntesis (S): En esta etapa la célula duplica su material genético para pasarle una copia completa del genoma a cada una de sus células hijas.
Fase G1 y G2 (intervalo): Entre la fase S y M de cada ciclo hay dos fases denominadas intervalo en las cuales la célula esta muy activa metabolicamente, lo cual le permite incrementar su tamaño (aumentando el número de proteínas y organelos), de lo contrario las células se harían más pequeñas con cada división.
2) Fase M
Mitosis (M): En esta fase se reparte a las células hijas el material genético duplicado, a través de la segregación de los cromosomas.
Cuando ya no se requieren más células, estas entran en un estado denominado G0, en el cual abandonan el ciclo celular y entran en un periodo de latencia, lo cual no significa que entren en reposo ya que éstas células presentan un metabolismo activo, pues si estas células reciben el estímulo adecuado abandonan el estado G0 y entran al G1. Algunas poblaciones celulares altamente especializadas como las fibras musculares o neuronas al entrar en estado G0 abandonan indefinidamente el ciclo celular.
Rodrigo Núñez Vidales
José Rene Escalona Mugica
http://sciencestage.com/uploads/text/4HJWihRS3BvCBlnnmQe1.pdf
TEJIDO MUSCULAR Y CONTRACCIÓN MUSCULAR
TEJIDO MUSCULAR
El tejido muscular está formado por células fusiformes denominadas fibras musculares, que poseen la característica de acortarse al ser estimuladas, propiedad conocida como contractilidad muscular. Las fibras musculares contienen unidades menores, las miofibrillas, que por su parte están formadas por miofilamentos de actina y miosina, dispuestos en forma paralela a la dirección del movimiento celular durante la contracción. La membrana celular que rodea a la fibra muscular, el sarcolema, es especialmente excitable, capaz de propagar un impulso y desencadenar el proceso de contracción celular. Su citoplasma recibe el nombre especial de sarcoplasma.
El tejido muscular puede ser clasificado de acuerdo a su morfología, en músculo liso y músculo estriado; este último se diferencia en esquelético y cardíaco.
TEJIDO MUSCULAR LISO (TML)
El TML está formado por haces o fascículos de fibras musculares rodeadas por vainas de tejido conectivo. La fibra muscular lisa relajada es fusiforme y alargada, de tamaño variable de acuerdo al órgano donde se encuentre. Se disponen en forma alternada; así la región central de una fibra se halla en contacto con el extremo ahusado de las fibras vecinas. Posee un solo núcleo central con dos o más nucléolos. El sarcoplasma presenta miofibrillas que sólo son visibles al microscopio electrónico. La célula muscular lisa está recubierta por una capa de glucoproteínas, y más externamente por fibras reticulares. La inervación está a cargo del sistema nervioso autónomo, por lo que la contracción del TML es involuntaria.
Forma parte de las paredes de las vísceras y de los vasos sanguíneos. Produce la constricción de los vasos sanguíneos y de las vías respiratorias, la propulsión de los alimentos por el tubo digestivo y la contracción de la vejiga.
Figura 1. Tejido muscular liso.
Imagen de Oxford University Press México
TEJIDO MUSCULAR ESTRIADO (TME)
Forma los músculos del esqueleto y está constituido por fascículos de fibras musculares, las que a su vez están compuestas por miofibrillas de una estructura muy compleja. Las fibras musculares son, en general, más grandes que las del TML; cilíndricas, estriadas y con múltiples núcleos ubicados periféricamente. Su contracción es regulada voluntariamente. Se unen a los huesos por los tendones.
Figura 2. Tejido muscular estriado.
Imagen de Oxford University Press México
Una característica propia de este tejido es la presencia de estrías transversales. Si se observa una fibra muscular con luz polarizada, se la encuentra constituida por bandas mayores con birrefringencia positiva, las bandas oscuras A, que alternan con bandas menores con birrefringencia negativa, las bandas claras I. A su vez, las bandas A tienen una banda central, la banda H o estría de Hensen; en el centro de esta banda se describe una línea M. Cada banda I posee una línea central llamada línea Z. A un segmento comprendido entre dos líneas Z se lo denomina sarcómero, y esta secuencia se repite a todo lo largo de la fibra muscular.
Las miofibrillas están constituidas por dos tipos de miofilamentos: filamentos gruesos de miosina y filamentos finos de actina. La distribución de los filamentos es diferente para cada banda. En un corte transversal observado al microscopio electrónico, es posible notar que en la banda A cada filamento de miosina se encuentra rodeado de seis filamentos de actina. Además la miosina envía prolongaciones que se disponen radialmente, dirigiéndose hacia las fibras de actina. En las bandas H se encuentra únicamente filamentos gruesos de miosina. La distribución en la banda I muestra sólo seis filamentos delgados de actina.
La base fundamental de los miofilamentos es su organización macromolecular, es decir, a sus proteínas estructurales. Las esenciales son la miosina, la actina y la tropomiosina, que representan el 70% del total de las proteínas del músculo. El 30% restante está constituido por proteínas solubles, algunas de ellas enzimas y mioglobina, proteína encargada de transportar oxígeno. Otras proteínas involucradas en la contracción muscular son: tropomiosina, troponina y calcecuestrina.
Figura 3. Conformación del músculo esquelético desde el nivel microscópico al molecular.
Esquemas modificados de Universidad de San Diego, California y de Kimball Pages
La membrana plasmática de la fibra muscular se continúa con un sistema de túbulos transversales, los túbulos T, que están en contacto con el retículo endoplásmico que recibe el nombre de retículo sarcoplásmico y es un sistema complejo formado por cisternas y túbulos que se orientan paralelamente a la miofibrilla. La función de ambos es la conducción y liberación de las sustancias que intervienen en la contracción muscular. Gracias a su disposición es posible que un cambio de la membrana plasmática externa pueda dar lugar a respuestas casi simultáneas de varios sarcómeros y como consecuencia, de las miofibrillas de toda una masa de fibras musculares (Fig.3).
La irrigación del músculo estriado esquelético se hace por medio del tejido conectivo que lo rodea. La inervación se realiza mediante filetes del sistema nervioso central que llegan también por el tejido conectivo. Cada fibra nerviosa puede inervar sólo una fibra muscular. A este conjunto se lo conoce como unión neuromuscular.
Figura 4. Propagación del potencial de acción por la fibra muscular.
Figura del libro Life. The Science of Biology (Purves, Sadava, Orians y Heller). 2001. W.H. Freeman and Co.
Contracción muscular: Durante la contracción, la longitud del sarcómero disminuye dado que los filamentos de actina se deslizan hacia el centro de la banda A formando la línea M. De este modo la banda H y la banda I se hacen más angostas, mientras que la banda A mantiene inalterada su longitud. Este mecanismo de contracción, denominado "hipótesis de deslizamiento de los filamentos" tiene como resultado total, que la líneas Z se acercan entre sí y toda la miofibrilla se acorta (Fig. 4).
El filamento de miosina está formado por muchas moléculas de miosina, cada una de las cuales está constituida por dos cadenas polipeptídicas largas que terminan en una cabeza globular. El filamento de actina consiste en dos cadenas entrelazadas de monómeros globulares de actina envueltas por tropomiosina y troponina (Fig. 5).
Figura 5. Filamentos de actina y miosina.
Figura del libro Life. The Science of Biology (Purves, Sadava, Orians y Heller). 2001. W.H. Freeman and Co.
Durante la contracción, la cabeza de miosina, tras la unión con un sitio de inserción sobre el filamento de actina, se inclina en dirección a la línea M, por lo que el filamento de actina es deslizado en esta dirección. Inmediatamente se liberan las cabezas de miosina de los sitios de inserción que vuelven a su posición normal para unirse al próximo sitio de inserción del filamento de actina. El proceso se repite, arrastrando así a los filamentos de actina, mientras que la miosina permanece en su lugar. La energía necesaria para modificar la orientación de las cabezas de miosina proviene del ATP hidrolizado por la ATPasa localizada en la cabeza de miosina.
La iniciación de la contracción muscular se produce al difundirse un potencial de acción en el sarcolema que desencadena una variación del potencial en las cisternas del retículo sarcoplásmico que liberan iones de calcio hacia el sarcoplasma circundante. Los iones de calcio se unen a la troponina cambiando su conformación que a su vez modifica la de la tropomiosina exponiendo los sitios de unión entre la actina y la miosina. Durante el estado de reposo el complejo troponina-tropomiosina bloquea los sitios de inserción de las cabezas de miosina sobre el filamento de actina. Al ponerse en contacto las cabezas de miosina con los sitios de inserción de la actina se inicia el deslizamiento de los filamentos (Fig. 6). La contracción continúa mientras existan iones de calcio en concentración elevada en el sarcoplasma. Una bomba activa de calcio, localizada en la membrana del retículo sarcoplásmico, bombea constantemente iones Ca hacia las cisternas y al cabo de 20 mseg lleva la concentración de Ca al nivel mínimo (10-7M), determinando el estado de reposo. De este modo se elimina la unión de iones Ca a la troponina, y el complejo troponinatropomiosina bloquea nuevamente los sitios de inserción sobre los filamentos de actina, manteniéndose la fibra en estado relajado.
Figura 6. Mecanismo molecular de la contracción muscular.
Figura del libro Life. The Science of Biology (Purves, Sadava, Orians y Heller). 2001. W.H. Freeman and Co.
TEJIDO MUSCULAR CARDIACO (TMC)
El corazón está compuesto, entre otros tejidos, por músculo involuntario que presenta estriaciones como el TME. En un corte longitudinal, en el que las fibras corren casi paralelas, se observan extremos ramificados característicos que se unen con fibras vecinas. La célula es multinucleada y sus núcleos se ubican en la región central. Las mitocondrias son grandes, exhiben numerosas crestas paralelas y se ubican tanto en la zona perinuclear como paralelamente a las fibras musculares. Las fibras musculares cardíacas se asocian en sus extremos constituyendo los discos intercalares.
Un grupo especial de fibras musculares, las fibras de Purkinje, son las encargadas de conducir el impulso nervioso. Están situadas fundamentalmente en el tabique interventricular y forman una red compuesta por unidades celulares que, a diferencia de las fibras cardíacas típicas, no se anastomosan. Este sistema regula las contracciones coordinadas del miocardio.
Figura 7. Tejido muscular cardíaco.
Imagen de Oxford University Press México
Colegio de La Salle, Prof. María Angélica Riedel
sábado, 6 de marzo de 2010
ESTRUCTURA DE LOS HUESOS
FISIOLOGÍA DEL SISTEMA OSEO
Las funciones básicas de los huesos y esqueleto son:
- Soporte: los huesos proveen un cuadro rígido de soporte para los músculos y tejidos blandos.
- Protección: los huesos forman varias cavidades que protegen los órganos internos de posibles traumatismos. Por ejemplo, el cráneo protege el cerebro frente a los golpes, y la caja torácica, formada por costillas y esternón protege los pulmones y el corazón.
- Movimiento: gracias a los músculos que se insertan en los huesos a través de los tendones y su contracción sincronizada, se produce el movimiento.
- Homeostasis mineral: el tejido óseo almacena una serie de minerales, especialmente calcio y fósforo, necesarios para la contracción muscular y otras muchas funciones. Cuando son necesarios, el hueso libera dichos minerales en la sangre que los distribuye a otras partes del organismo.
- Producción de células sanguíneas: dentro de cavidades situadas en ciertos huesos, un tejido conectivo denominado médula ósea roja produce las células sanguíneas rojas o hematíes mediante el proceso denominado hematopoyesis.
- Almacén de grasas de reserva:
la médula amarilla consiste principalmente en adipocitos con unos pocos hematíes dispersos. Es una importante reserva de energía química.
Estructuralmente, el esqueleto consiste en unos 200 huesos formados por tejido óseo, cartílagos, médula ósea y el periostio o membrana que rodea los huesos.
Aspecto macroscópico de un hueso largo
La estructura de un hueso largo, como el húmero, es la siguiente:
- Diáfisis: la parte alargada del hueso
- Epífisis: extremos o terminaciones del hueso
- Metáfisis: unión de la diáfisis con las epífisis. En el hueso adulto esta parte es ósea, siendo cartilaginosa en la fase del desarrollo del mismo.
- Cartílago articular: es una fina capa de cartílago hialino que recubre la epífisis donde el hueso se articula con otro hueso. El cartílago reduce la fricción y absorbe choques y vibraciones.
- Periostio: membrana que rodea la superficie del hueso no cubierta por cartílago. Esta compuesta por dos capas:
- La capa exterior formada por un tejido conjuntivo denso e irregular que contiene los vasos sanguíneos, vasos linfáticos y nervios que pasan al hueso.
- La capa osteogénica contiene células óseas de varios tipos, fibras elásticas y vasos sanguíneos
El periostio es esencial en el crecimiento óseo, en su reparación y en su nutrición. También constituye el punto de inserción de ligamentos y tendones
- La capa exterior formada por un tejido conjuntivo denso e irregular que contiene los vasos sanguíneos, vasos linfáticos y nervios que pasan al hueso.
- Cavidad medular: es un espacio cilíndrico situado en la parte central en la diáfisis que en los adultos contiene la médula ósea amarilla
- Endostio: la cavidad medular está tapizada por el endostio, una membrana que contiene las células osteoprogenitoras
FUNCIÓN
Como otros tejidos conjuntivos, el hueso o tejido óseo está constituido por una matriz en la que se encuentran células dispersas. La matriz está constituída por 25% de agua, 25% de proteínas y 50% de sales minerales. Además, hay cuatro tipos de células:
- Células osteoprogenitoras : son células no especializadas derivadas del mesénquima, el tejido del que derivan todos los tejidos conectivos. Se encuentran células osteoprogenitoras en la capa interna del periostio, en el endostio y en los canales del hueso que contienen los vasos sanguíneos. A partir de ellas se general los osteoblastos y los osteocitos
- Osteoblastos: son células que forman el tejido óseo pero que han perdido la capacidad de dividirse por mitosis. Segregan colágeno y otros materiales utilizados para la construcción del hueso. Se encuentran en las superficies óseas y a medida que segregan los materiales de la matriz ósea, esta los va envolviendo, convirtiéndolos en osteocitos
- Osteocitos: son células óseas maduras derivadas de los osteoblastos que constituyen la mayor parte del tejido óseo. Al igual que los osteoblastos han perdido la capacidad de dividirse. Los osteocitos no segregan materiales de la matriz ósea y su función es la mantener las actividades celulares del tejido óseo como el intercambio de nutrientes y productos de desecho.
- Osteoclastos: son células derivadas de monocitos circulantes que se asientan sobre la superficie del hueso y proceden a la destrucción de la matriz ósea (resorción ósea)
Las sales minerales más abundantes son la hydroxiapatita (fosfato tricálcico) y carbonato cálcico. En menores cantidades hay hidróxido de magnesio y cloruro y sulfato magnésicos. Estas sales minerales se depositan por cristalización en el entramado formado por las fibras de colágeno, durante el proceso de calcificación o mineralización.
El hueso no es totalmente sólido sino que tiene pequeños espacios entre sus componentes, formando pequeños canales por donde circulan los vasos sanguíneos encargados del intercambio de nutrientes. En función del tamaño de estos espacios, el hueso se clasifica en compacto o esponjoso.
- Hueso Compacto
- Constituye la mayor parte de la diáfisis de los huesos largos así como de la parte externa de todos los huesos del cuerpo. El hueso compacto constituye una protección y un soporte. Tiene una estructura de láminas o anillos concéntricos alrededor de canales centrales llamados canales de Havers que se extienden longitudinalmente. Los canales de Havers están conectados con otros canales llamados canales de Volkmann que perforan el periostio. Ambos canales son utilizados por los vasos sanguíneos, linfáticos y nervios para extenderse por el hueso. Entre las láminas concéntricas de matriz mineralizada hay pequeños orificios o lacunae donde se encuentran los osteocitos. Para que estas células puedan intercambiar nutrientes con el líquido intersticial, cada lacuna dispone de una serie de canalículos por donde se extienden prolongaciones de los osteocitos. Los canalículos están conectados entre sí y, eventualmente a los canales de Havers.
El conjunto de un canal central, las láminas concéntricas que lo rodean y las lacunae, canalículos y osteocitos en ellas incluidos recibe el nombre de osteón o sistema de Havers. Las restantes láminas entre osteones se llaman láminas intersticiales. - Hueso esponjoso
- A diferencia del hueso compacto, el hueso esponjoso no contiene osteones, sino que las láminas intersticiales están dispuestas de forma irregular formando unos tabiques o placas llamadas trabéculas. Estos tabiques forman una estructura esponjosa dejando huecos que están llenos de la médula ósea roja. Dentro de las trabéculas están los osteocitos que yacen en sus lacunae con canalículos que irradian desde las mismas. En este caso, los vasos sanguíneos penetran directamente en el hueso esponjoso y permiten el intercambio de nutrientes con los osteocitos.
- El hueso esponjoso es el principal constituyente de las epífisis de los huesos largos y del interior de la mayor parte de los hueso
