Localización de estructuras anatómicas: niveles de organización y citología

Niveles de organización del organismo

1. Niveles de organización del organismo
   • Nivel químico; atómico y molecular
   • Nivel celular; células
   • Nivel anatómico; hístico, orgánico, sistémico y aparatos
   • Nivel de organismo vivo; organismo

Nivel químico

Conformado por las unidades elementales de los seres vivos; átomos y moléculas:

• Nivel atómico; toda la materia está constituida por átomos, partículas indivisibles por métodos químicos; protones, electrones y neutrones.
• Nivel molecular; los átomos se combinan dando lugar a moléculas, compuestos químicos de mayor tamaño. Estas se pueden combinar con otros átomos y moléculas para crear moléculas orgánicas e inorgánicas:
  • Moléculas orgánicas; tienen una base de carbono, es decir, enlaces C-C ó C-H; glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
  • Moléculas inorgánicas; agua, sales minerales y dióxido de carbono.

Nivel celular

La célula es la unidad básica de la vida y con las estructura más pequeña con la capacidad de realizar las funciones vitales; nutrición, relación y reproducción.

Nivel anatómico

• Nivel hístico; las células se agrupan dando lugar a tejidos, conjuntos de células que tienen la misma función y diferenciación morfológica. Principales tipos de tejidos; epitelial, conjuntivo, nervioso y muscular.
• Nivel orgánico; varios tipos de tejidos se organizan para desempeñar funciones. Cada órgano tendrá un tamaño, aspecto, forma y localización topográfica en el cuerpo y se podrá identificar por el tipo de tejidos que lo constituyen.
• Nivel sistémico; se define sistema como al conjunto de órganos que cumplen una determinada función fisiológica y que se caracterizan por presentar la misma estructura y origen embriológico; sistema nervioso, endocrino, muscular, óseo, tegumentario, linfático, inmunitario y circulatorio.
• Nivel de aparatos; los aparatos son agrupaciones de órganos que actúan coordinadamente para cumplir una función fisiológica específica y generalmente sus tejidos presentan distinto origen embriológico; aparato respiratorio, digestivo, reproductor, urinario, excretor y locomotor.

Nivel de organismo vivo

El conjunto de todos los niveles anteriores forma el nivel de organismo vivo.

Citología

La citología es la ciencia que se encarga del estudio de las células y de sus funciones. Las células pueden ser eucariotas o procariotas. En el caso de las eucariotas, son las que están compuestas por un núcleo, citoplasma y membrana plasmática. El núcleo y el citoplasma están separados entre sí por la membrana nuclear, y el citoplasma contiene los distintos orgánulos intracelulares suspendidos en un fluido acuoso llamado citosol, el cual contiene solutos y biomoléculas orgánicas.

Membrana plasmática

Es una estructura que recubre la célula, formada por una bicapa fosfolipídica en la que se encuentran intercaladas proteínas y colesterol, que la separa del medio exterior. Los fosfolípidos tienen un extremo hidrófilo y otro hidrófobo que se disponen de manera que quedan las partes hidrófilas hacia fuera en contacto con el agua extracelular y con el intracelular, mientras que las partes hidrófobas están en contacto entre sí en la parte de la membrana. El colesterol, por su naturaleza lipídica, está mezclado con los fosfolípidos. Tiene la función de determinar el grado de permeabilidad de la bicapa y la fluidez de la membrana, la cual está definida por los movimientos laterales y flip-flop de los fosfolípidos, la temperatura, el tamaño de las cadenas lipídicas, el número de insaturaciones de los ácidos grasos y la cantidad de colesterol. En la membrana también se pueden encontrar diferentes proteínas. Son menos numerosas que los lípidos pero son más voluminosas, lo que supone una mayor proporción en peso. Pueden ser extrínsecas, las cuales se encuentran en el exterior de la membrana pero unidas a ellas, o intrínsecas, las cuales están embebidas en la propia membrana. Si atraviesan completamente ambas capas, se denominan proteínas transmembrana. Las proteínas actúan como paso de sustancias selectivo, permitiendo el paso de sustancias hidrosolubles a través de la membrana a modo de canales de paso. También pueden ser receptores. Junto a las proteínas, en la cara exterior de la membrana se encuentran cadenas de polisacáridos de los glucolípidos y glucoproteínas. A esta cubierta se le denomina glucocálix y tiene como función la de protección y unión celular.

• Transporte a través de la membrana plasmática:
  • Pasivo
    • Difusión simple; movimiento de partículas desde una zona de mayor concentración a una de menor concentración. (Oxígeno y Dióxido de Carbono)
    • Osmosis; flujo de agua que atraviesa una membrana semipermeable (permite el paso de agua pero no de solutos) desde una zona con mayor concentración de solutos (hipertónica) a una con menor concentración de solutos (hipotónica). (Moléculas de agua)

Difusión facilitada por canales; las proteínas de canal permiten el paso de solutos a través de ellos. (Iones de sodio hacia el medio intracelular de la neurona durante el impulso nervioso) Difusión facilitada por transportadores; las proteínas carriers facilitan la difusión de la sustancia de un lado a otro de la membrana. (El paso de la glucosa al medio intracelular)

• • Activo
    • Bombas; permiten el paso en contra del gradiente de concentración. (Bomba sodio-potasio: transporta 3 iones de Na hacia el medio extracelular y 2 iones de K hacia el medio intracelular.) Transporte mediante vesículas; macromoléculas atraviesan la membrana en vesículas. (endocitosis y exocitosis) Transporte a través de epitelios; permite el paso de sustancias a través de toda una capa celular y no solo la membrana. (epitelio intestinal, epitelio de los túbulos renales)

Citoplasma

Es el conjunto de orgánulos intracelulares y un fluido acuoso llamado citosol, que contiene una gran variedad de solutos y moléculas orgánicas. Los orgánulos son diferentes estructuras intracelulares encargadas de realizar numerosas funciones imprescindibles para el metabolismo celular.

Orgánulos

Retículo endoplasmático

Es un orgánulo formado por sacos o cisternas y túbulos conectados entre sí. Se distribuye por gran parte del citoplasma y tiene como funciones principales el almacenamiento y transporte de proteínas, la síntesis de lípidos constituyentes de membrana y la participación en procesos de detoxificación celular.

Retículo endoplasmático rugoso

Posee ribosomas unidos a su membrana y tiene como función principal el almacenamiento y transporte intracelular de proteínas.

Retículo endoplasmático liso

No posee ribosomas y sus funciones son la síntesis de lípidos, detoxificación y almacenamiento de calcio.

Ribosomas

Son partículas granulares formadas por una mezcla de ARN y proteínas. Pueden encontrarse unidos al retículo endoplasmático rugoso, libres en el citoplasma o en la cara externa de la membrana nuclear. Tienen como función la síntesis de proteínas.

Síntesis de proteínas

El proceso de síntesis de proteínas en la célula es fundamental para la creación de proteínas a partir de la información genética contenida en el ADN. Este proceso ocurre en dos etapas principales: transcripción y traducción.

• Transcripción; Esta fase ocurre en el núcleo, en ella la información genética se utiliza como un molde para generar una hebra de ARN mensajero con la ayuda de la enzima ARN polimerasa, este proceso ocurre en tres procesos; iniciación, elongación y terminación.

Durante la iniciación, la región promotora del gen funciona como reconocimiento para la unión del ARN polimerasa. Aquí la doble hélice se desenrolla para que durante la elongación, la ARN polimerasa se deslice a lo largo de la hebra molde de ADN. A medida que las bases complementarias se producen, la ARN polimerasa enlaza nucleótidos al extremo 3' del ARN en crecimiento. Una vez que la ARN polimerasa alcanza la región de terminación del gen, 5', el ARN transcrito primario está completo y la ARN polimerasa, la hebra de ADN y el ARN mensajero transcrito primario se separan. La hebra de ARN mensajero transcrito primario sintetizado en la transcripción tiene regiones llamadas exones, que codifican proteínas, y regiones llamadas intrones. Para que el ARN pueda ser traducido, los intrones deben de ser eliminados. A este proceso se le denomina splicing y es llevado a cabo por un complejo de proteínas y ARN denominado espliceosoma. Este complejo elimina los intrones y une los exones para producir un ARN mensajero maduro que deja el núcleo a través de un poco nuclear y una vez en el citoplasma, comienza la traducción.

• Traducción; Las bases nitrogenadas se agrupan en códigos de 3 letras denominados codones, existen 64 y cada uno codifica para un aminoácido específico. La traducción comienza con la hebra de ARN mensajero que se une a la subunidad ribosómica menor y cada aminoácido es conducido al ribosoma por un ARN de transferencia específico, determinado por la secuencia del anticodón del ARN de transferencia. Las bases complementarias entre el codón de iniciación del ARN mensajero y el anticodón del ARN de transferencia se unen, la subunidad ribosómica mayor se une, formando el complejo de traducción. La subunidad ribosómica mayor tiene tres regiones llamadas E, P y A. Durante la elongación, los aminoácidos individuales son conducidos hacia la hebra de ARN mensajero por un ARNt, donde se unen las bases complementarias del codón y anticodón. Cada anticodón del ARNt se corresponde con un aminoácido particular, un ARNt cargado, es decir, con un aminoácido unido a él, se une al sitio A, formando un enlace peptídico entre su aminoácido y el que se encuentra unido al ARNt que se encuentra en la región P. El complejo se desplaza un codón hacia la derecha y el ARNt sin carga sale por la región E, y la región A queda libre para aceptar el siguiente ARNt, continuando la elongación hasta el codón de terminación, lugar donde un factor de terminación se une en la región A, y el polipéptido sintetizado es liberado del ARNt en la región P. El complejo ribosómico se disocia y vuelve a asociarse una vez que el proceso vuelva a comenzar.

Aparato de Golgi

Sistema de membranas formado por sacos o cisternas apiladas que se organizan en grupos denominados dictiosomas. En su conjunto, este orgánulo se encarga de actuar como una planta empaquetadora, modificando las vesículas del retículo endoplasmático. La cisterna cis del aparato de Golgi es la más cercana al retículo endoplasmático rugoso y recibe las vesículas de transición que son sáculos con proteínas, que han sido sintetizadas en la membrana del retículo rugoso. Las cisternas intermedias se encuentran entre la cis y la trans y es por donde viajan las sustancias que se encontraban en el interior de las vesículas.