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Somos organismos pluricelulares, estamos hechos de billones de células, pequeñas unidades que son complejos universos en sí mismas, dotadas cada una de la propiedad inexplicable de la vida. A veces, una célula viva se compara con una fábrica, como puedes ver en el diagrama.

Compara los componentes celulares y sus funciones con lo que sucede en una fábrica.

¿Sabes de qué está hecho el corazón?
¿Y los músculos?
¿Por qué son tan duros los huesos?

¿Conoces los tipos de células que hay en la sangre y las funciones que desempeñan?

Tu cuerpo es una de las maravillas del universo, una construcción incomparable, constituido por unos 75 billones de diminutas estructuras, las células.

Las células son las unidades estructurales y funcionales vivas más pequeñas que forman nuestro organismo.

1 Estructura celular

Las células humanas son tan pequeñas que solo se pueden ver con la ayuda del microscopio. Pero, a pesar de su diminuto tamaño, poseen una organización interna extremadamente compleja, formada por diversos orgánulos celulares, y funcionan como fábricas en miniatura capaces de realizar numerosas funciones.

En las células humanas se distinguen el citoplasma, rodeado por la membrana plasmática, y el núcleo. El citoplasma contiene el citosol (un fluido similar a la gelatina compuesto en un 70% por agua y el resto por diversas biomoléculas orgánicas e inorgánicas) y orgánulos y estructuras celulares que desempeñan funciones muy especializadas: centriolos, aparato de Golgi, citoesqueleto, cilios, flagelos, mitocondrias, ribosomas, retículo endoplasmático liso y rugoso lisosomas.

Un paseo por la historia

El microscopio y la célula

En 1665, Robert Hooke acuñó la palabra «célula» para designar a los numerosos poros o celdillas que observó en la estructura de una sección delgada de corcho. Anton Van Leeuwenhoek observó por primera vez protozoos, glóbulos rojos, bacterias y espermatozoides. En 1838 Schleiden y Schwann sentaron el primer principio de la teoría celular: todos los seres vivos están formados por células. En 1855 Virchow enunció su famoso axioma: Omnis cellula e cellula (toda célula procede de otra preexistente).

Estructura de una célula humana. Corresponde a la organización de las células eucariotas animales.

1. Centriolos. Estas estructuras celulares están formadas por nueve grupos de tres microtúbulos. Participan en la organización del resto de los microtúbulos celulares. En cada célula hay un centrosoma formado por dos centriolos cruzados en ángulo recto.

2. Flagelo. Prolongación única y larga que permite el desplazamiento de células dotadas de movilidad como, por ejemplo, los espermatozoides.

3. Aparato de Golgi. Conjunto de sacos planos que reciben y procesan pequeñas vesículas que contienen las proteínas sintetizadas en el retículo endoplasmático rugoso. Las proteínas son modificadas y reempaquetadas en vesículas más grandes que se desprenden del aparato de Golgi y se mueven lentamente hacia la membrana plasmática, a los lisosomas o al exterior de la célula.

4. Membrana plasmática. Es la membrana que rodea y limita a la célula. Está formada por una bicapa de lípidos con proteínas y regula el flujo de sustancias que entran y salen de ella.

5. Citoesqueleto. Está formado por tres tipos de fibras proteicas: microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos. Aporta sostén a la célula y es el responsable de los movimientos de la misma.

6. Mitocondrias. Son las «centrales energéticas» en las que se efectúan continuamente complejas reacciones químicas que conducen a la producción de energía. Este proceso suministra la mayor parte de la energía necesaria para las funciones celulares al degradar materia orgánica, y recibe el nombre de respiración aerobia o celular.

7. Ribosomas. Pequeñas estructuras en las que se realiza la síntesis de proteínas.

8. Retículo endoplasmático rugoso. Conjunto de sáculos aplanados e interconectados con gran número de ribosomas adosados a sus membranas. Estos sintetizan algunas de las proteínas de la célula.

9. Lisosomas. Son orgánulos membranosos que contienen enzimas digestivas capaces de digerir las moléculas complejas que la célula incorpora en su proceso de digestión.

10. Retículo endoplasmático liso. Red de túbulos lisos que desempeña una importante función en la síntesis de lípidos y en la eliminación de sustancias tóxicas de la célula.

11. Cilios. Son prolongaciones cortas y muy numerosas que utilizan algunas células para impulsar líquidos u otras células sobre ellas.

¿Qué es una célula? Describe los diferentes elementos que la componen.

2 El núcleo

Si lo observas con el microscopio óptico, el núcleo aparece como una pequeña esfera en el centro de la célula. A pesar de tener un aspecto simple, desempeña un complejo papel en el funcionamiento celular.

El núcleo es el centro de control donde se almacena la información necesaria para dirigir todas las actividades celulares.

Consta de la envoltura nuclear, el nucleolo y la cromatina.

Envoltura nuclear. Está constituida por una membrana doble en la que hay poros que permiten el intercambio de moléculas con el citoplasma.
Nucleolo. Estructura que «programa» la formación de ribosomas en el núcleo.
Cromatina. Formada por unas proteínas especiales llamadas histonas que están unidas al material hereditario llamado ácido desoxirribonucleico o ADN.

Durante la división celular, la cromatina se condensa y forma los cromosomas, estructuras en forma de bastoncillo, de brazos cortos y gruesos. Cada segmento de cromosoma, y por tanto de ADN, con las instrucciones precisas para poder fabricar una proteína es un gen. Aunque cada célula tiene todos los genes, solo utiliza unos pocos: ahí reside la diferencia entre unas células y otras.

La mayoría de las células humanas contiene 23 pares de cromosomas homólogos. Se llaman así porque los dos miembros de cada par tienen la misma forma y tamaño, y cada uno procede de un progenitor: uno del padre y otro de la madre. Esta dotación cromosómica se denomina diploide y se representa por 2n (2n = 46 cromosomas). Los gametos tienen una dotación haploide (n = 23 cromosomas): solo tienen un miembro de cada par de cromosomas homólogos.

Núcleo. Cuando el cromosoma se despliega como una cinta, se ve que el ADN está formado por dos largas cadenas entrelazadas en forma de doble hélice, cada una compuesta por cuatro tipos de subunidades, llamadas bases nitrogenadas, que están unidas a un soporte de desoxirribosa y ácido fosfórico.

3 Tamaño y forma de la célula

Las células humanas son microscópicas, es decir, solo se pueden observar por medio de un microscopio. Su tamaño es variable. Por ejemplo, los glóbulos rojos de la sangre miden 7,5 micrómetros de diámetro, mientras que un óvulo (célula reproductora femenina), alrededor de 1 000 micrómetros (1 mm).

La forma de las células también es variable. Existen células cúbicas, cilíndricas, planas (las células de la piel), estrelladas (las neuronas), fusiformes (las células musculares), bicóncavas (los glóbulos rojos), etc.

Algunas formas celulares.

¿Cómo definirías el núcleo de la célula? Describe su estructura.

1 La función de nutrición

Si pudieras ver cómo trabajan las células de tu cuerpo descubrirías que efectúan multitud de acciones cada segundo. Las células realizan tres tipos de funciones: de nutrición, de relación y de reproducción.

La nutrición es el conjunto de procesos mediante los cuales las células intercambian materia y energía con su medio.

Pero, ¿de dónde obtienen las células la materia y la energía? Por ser organismos heterótrofos, las personas necesitamos comer, es decir, incorporar materia orgánica procedente de otros seres vivos y que constituye nuestro alimento.

La respiración celular es un proceso que se realiza en varias etapas, algunas de las cuales se desarrollan dentro de las mitocondrias. Se lleva a cabo con gasto de oxígeno (O₂) y, en él, la glucosa es transformada en dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O).

En el aparato digestivo los alimentos sufren la digestión y, a partir de ellos, se obtienen biomoléculas sencillas (nutrientes) que, más tarde, son transportadas por el aparato circulatorio hasta las células. En ellas, los nutrientes serán sometidos a distintas reacciones para aprovechar la energía que contienen.

El metabolismo celular

El metabolismo es el conjunto de transformaciones químicas que experimentan la materia y la energía en el interior de la célula.

El metabolismo celular presenta dos grandes procesos relacionados entre sí:

El catabolismo corresponde a las reacciones de degradación de moléculas complejas, que serán desmenuzadas para obtener moléculas más sencillas. Algunas reacciones del catabolismo suponen una verdadera combustión de moléculas para aprovechar la energía química que contienen. Un ejemplo es el proceso de respiración celular, en el que se produce la degradación de moléculas, fundamentalmente la glucosa, para obtener la energía necesaria para realizar las actividades vitales, y que se almacena en forma de ATP.
El anabolismo es el conjunto de reacciones de síntesis de moléculas complejas a partir de otras moléculas más sencillas. Es un proceso que consume energía en forma de ATP, que se obtiene de las reacciones de catabolismo. Un ejemplo sería la síntesis de sustancias que permiten crecer y reponer estructuras en las células.

¿Qué es la nutrición celular? Explica en qué consiste el proceso de respiración celular.

Reflexiona

En algunos casos, el tipo y número de orgánulos hacen que las células se especialicen en funciones diferentes.

Por ejemplo, los espermatozoides poseen numerosas mitocondrias (1) en el flagelo, como muestra esta microfotografía realizada con microscopio electrónico de transmisión.

¿Sabrías decir qué función desempeña el flagelo en los espermatozoides y por qué contiene gran número de mitocondrias?

¿Qué otro tipo de células, por su gran actividad, crees que pueden tener un gran número de mitocondrias?

2 La función de relación

Las células pueden captar estímulos muy diversos (lumínicos, térmicos, mecánicos, químicos) procedentes del medio que las rodea y responder a ellos.

La función de relación comprende tanto la capacidad que tienen las células para percibir estímulos, llamada sensibilidad celular, como las respuestas que producen al reaccionar frente a ellos.

Las respuestas de la célula pueden ser de dos tipos: estáticas, cuando no tiene lugar ningún movimiento, como ocurre en algunas células que responden con cambios en su metabolismo o elaborando impulsos de naturaleza eléctrica, y dinámicas, cuando la célula realiza algún movimiento por medio de cilios, flagelos (movimiento vibrátil) o de tipo ameboideo, en el que participa el citoesqueleto.

3 La función de reproducción

La reproducción celular es el proceso por el cual a partir de una célula madre inicial se originan nuevas células, llamadas células hijas.

Todas las células de tu cuerpo proceden de la división de un óvulo fecundado y son genéticamente idénticas. La división celular se puede llevar a cabo por medio de dos procesos diferentes de división del núcleo: la mitosis y la meiosis; al finalizar ambos procesos tiene lugar la división del citoplasma o citocinesis.

Movimiento ameboideo. Algunas células libres, como los glóbulos blancos (leucocitos) de la sangre, emiten prolongaciones del citoplasma en forma de falsos pies (pseudópodos), que les sirven para desplazarse y capturar, por ejemplo, bacterias.

Mitosis. Consiste en la división del núcleo, de manera que se asegura el reparto equitativo del material genético entre las dos células hijas resultantes, que tienen el mismo número de cromosomas que la célula madre. La división celular mediante mitosis permite el crecimiento y desarrollo del individuo hasta alcanzar su tamaño definitivo; además de reponer las células que mueren.

Meiosis. Consiste en una doble división del núcleo que conduce a la reducción a la mitad del número de cromosomas: una célula diploide (2n) experimenta dos divisiones sucesivas que dan lugar a cuatro células hijas haploides (n), cada una con la mitad de cromosomas. Las células resultantes son los gametos (óvulos y espermatozoides), que son las células sexuales que participan en la reproducción sexual.

Mitosis. Una célula madre (2n) da lugar a dos células hijas (2n), idénticas entre sí e idénticas a la célula madre.

Meiosis. Una célula diploide madre de gametos (2n) da lugar a cuatro células gametos (n) distintos entre sí.

Hemos visto que el ser humano es un organismo pluricelular formado por un enorme número de células. Todas ellas se forman mediante los procesos de división y de diferenciación celular que permiten que se originen todos los tipos celulares de nuestro cuerpo.

La diferenciación celular es un proceso de especialización de las células mediante el cual las células indiferenciadas adquieren una morfología y una función especializadas, diferentes de las de otras células.

La división y la diferenciación celular son los procesos que permiten el crecimiento, la formación de tejidos y órganos y la reposición de las células que mueren a lo largo de la vida de un ser humano. Los diferentes tipos celulares del embrión, y posteriormente los del adulto, se forman a partir de unas células especiales llamadas células madre o células troncales.

1 Las células madre o células troncales

La diferenciación celular es un proceso de especialización de las células mediante el cual las células indiferenciadas adquieren una morfología y una función especializadas, diferentes de las de otras células.

¿Sabías que... ?

Células IPS

El científico japonés Shinya Yamanaka, premio Nobel de Medicina en 2012, ha descubierto un nuevo tipo de células madre, denominadas iPS o de pluripotencia inducida. Para ello, ha utilizado un conjunto de técnicas que reprograman y retrasan el reloj molecular de células que están diferenciadas en tejidos adultos, como las de la piel, para que recuperen su condición primitiva de células madre, con un comportamiento similar al de las células embrionarias, capaces de generar cualquier tipo de tejido y órgano.

Hay dos tipos principales de células madre, las células madre embrionarias y las células madre adultas.

Las células madre embrionarias se forman en las primeras etapas del desarrollo embrionario y tienen la capacidad de diferenciarse para formar las células de cualquiera de los tejidos de un individuo.
Las células madre adultas se localizan en algunos tejidos de un individuo adulto y pueden diferenciarse para formar las células de esos tejidos. Por ejemplo, las células madre sanguíneas producen todos los tipos celulares de la sangre.

¿Qué son las células madre? Describe los tipos que existen y dónde se localizan.

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Las células madre

En la actualidad se está investigando el uso de las células madre para intentar reparar órganos dañados y para tratar enfermedades degenerativas como la de Alzheimer o la de Parkinson. No existe ningún inconveniente desde el punto de vista ético en el uso de células madre adultas, que se pueden obtener de tejidos como la placenta o el cordón umbilical, que se desechan tras el parto, pero el uso de células madre embrionarias genera controversia, puesto que implica la manipulación de embriones humanos.

¿Es lícito utilizar embriones humanos para la investigación biomédica?
¿Crees que se puede justificar la destrucción de un embrión humano para curar una enfermedad?
¿Consideras que se deben establecer unos límites legales a la investigación científica?

2 Los tejidos

El cuerpo humano está formado por células que son muy diferentes unas de otras, puesto que están especializadas para realizar diferentes funciones, lo que da lugar a la organización en tejidos.

Un tejido está formado por células que se han diferenciado y especializado para desempeñar una función.

Vamos a estudiar los principales tejidos del cuerpo humano: epitelial, conjuntivo, cartilaginoso, óseo, muscular y nervioso.

Tejido epitelial

Está formado por células que están fuertemente unidas entre sí y carece de vasos sanguíneos. La nutrición de sus células se hace desde el tejido conjuntivo, a través de la membrana basal, que es una fina capa que da soporte a los tejidos epiteliales. Hay dos grandes tipos de tejidos epiteliales: de revestimiento y glandulares.

Los epitelios de revestimiento tapizan las superficies externas e internas del cuerpo. Desempeñan funciones muy diversas, como las de protección, absorción de nutrientes o la recepción de estímulos. Un criterio empleado para su clasificación es la forma de las células, que puede ser plana, cúbica o cilíndrica. Hay dos tipos principales de tejidos epiteliales de revestimiento:

Los epitelios de revestimiento simples están formados por una sola capa de células. Un ejemplo es el que forma los capilares sanguíneos y el que tapiza el interior de las arterias.
Los epitelios de revestimiento estratificados están formados por varias capas de células, como es el caso de la epidermis, que forma la capa superficial de la piel.

Los epitelios glandulares están especializados en la secreción de sustancias al exterior de la célula y se encuentran formando las glándulas, que pueden ser de tres tipos principales:

Controla tu salud

Cuida tu piel

Para prevenir la aparición de cánceres de piel, como el melanoma, se debe tener en cuenta el índice ultravioleta (UV), un indicador de la intensidad de la radiación ultravioleta solar que señala la capacidad para producir lesiones en la piel:

Endocrinas. Segregan hormonas, que son liberadas directamente a la sangre. Estas glándulas, como la hipófisis, no tienen conductos.
Exocrinas. Liberan sus productos al exterior del cuerpo, como las glándulas sudoríparas de la piel, o a cavidades internas, como es el caso de las glándulas de la pared intestinal.
Mixtas. Presentan los dos tipos de secreción, endocrina y exocrina. El páncreas, por ejemplo, elabora hormonas como la insulina y también el jugo pancreático, que es vertido al intestino delgado.

Epitelio estratificado de células planas. Sobre la membrana basal se disponen varias capas de células, de las que las más superficiales son planas.

Epitelio simple de células planas. Presenta una sola capa de células asentadas sobre la membrana basal.

Epidermis. Es la capa superior de la piel, formada por un epitelio de revestimiento estratificado, cuyas células se renuevan constantemente.

Tejido conjuntivo

Ocupa espacios entre otros tejidos. Este tejido consta de una matriz intercelular, formada por diferentes sustancias, y por fibras proteicas, como las de colágeno o las de elastina. La matriz envuelve a los diferentes tipos de células conjuntivas, entre las que destacan los fibroblastos, que son las células encargadas de fabricar la matriz. Hay varios tipos de tejido conjuntivo:

El tejido conjuntivo laxo tiene distintos tipos de células que están envueltas por la matriz intercelular, en la que hay diseminadas fibras de colágeno y fibras de elastina.
El tejido conjuntivo denso presenta numerosas fibras de colágeno que le confieren una gran resistencia al estiramiento. Forma los tendones y los ligamentos.
El tejido conjuntivo elástico tiene gran cantidad de fibras elásticas que le permiten estirarse sin romperse. Cumplen un papel muy importante en la pared de algunas arterias, como es el caso de la aorta.
El tejido adiposo está formado por adipocitos, que son células especializadas en el almacenamiento de lípidos de reserva. Este tejido constituye el panículo adiposo subcutáneo, que es una capa situada bajo la piel, cuya función es de reserva de energía y de protección contra el frío.

Tejido cartilaginoso

Está formado por unas células llamadas condrocitos, que están envueltas por una matriz sólida en la que no hay vasos sanguíneos. La nutrición de los condrocitos se hace desde el tejido conjuntivo que envuelve al cartílago, que recibe el nombre de pericondrio. Hay tres tipos de cartílago:

Tejido conjuntivo laxo. (1) Fibras de colágeno. (2) Fibras de elastina. (3) Capilar sanguíneo. (4) Fibroblasto. (5) Otros tipos celulares. (6) Matriz.

Tejido adiposo. Está formado por adipocitos (1) cargados de grasa.

Cartílago hialino. En el tejido cartilaginoso, los condrocitos (1) aparecen en pequeños grupos, que se forman como resultado de la división de uno de ellos.

Cartílago hialino. Es el más abundante. Su sustancia intercelular presenta algunas fibras de colágeno. Forma los cartílagos de las vías respiratorias (laringe, tráquea y bronquios) y recubre los extremos de los huesos en las articulaciones.
Cartílago fibroso. Tiene una gran cantidad de fibras de colágeno que lo hacen muy resistente. Forma los discos intervertebrales y los meniscos de la rodilla.
Cartílago elástico. Posee numerosas fibras elásticas, además de fibras de colágeno. Se encuentra en la oreja y en la epiglotis.

Reflexiona

Fibras de colágeno y de elastina

Los ligamentos (1) permiten que los huesos de las articulaciones se sujeten entre sí y están formados por tejido conjuntivo denso. Por otra parte, las arterias, como la aorta, que transportan la sangre con una elevada presión, tienen una capa formada por tejido conjuntivo elástico (2).

¿Qué relación existe entre la presencia de colágeno o de elastina y la función desempeñada por los tendones y las arterias, respectivamente?

¿Qué son los epitelios glandulares? ¿Qué tipo de glándulas existen y qué funciones desempeñan?

¿Qué tipos de tejido cartilaginoso existen y qué funciones desempeñan? ¿Cuáles son las diferencias que existen entre ellos?

Tejido óseo

Tejido óseo. Esponjoso (A) y compacto (B), donde se muestran los canales de Havers (1) y las células óseas (2).

Presenta una matriz intercelular sólida y dura debido a que tiene sales de calcio, principalmente fosfatos. Esta matriz es la parte predominante del tejido óseo y en ella se incrustan fibras de colágeno. Las células del tejido óseo se encargan de la elaboración de la matriz ósea y de su renovación y se localizan en las lagunas óseas, que se comunican entre sí mediante finos canales. La nutrición de las células del tejido óseo se hace desde el periostio, que es el tejido conjuntivo que envuelve al hueso.

En espacios internos de los huesos y protegida por tejido óseo se localiza la médula ósea roja, que es un tejido hematopoyético, ya que en él se forman las células sanguíneas y desde él pasan a los vasos sanguíneos.

Hay dos tipos de tejido óseo, el tejido óseo compacto y el tejido óseo esponjoso:

El tejido óseo compacto presenta la materia mineral organizada en los sistemas de Havers u osteonas. Cada uno de estos sistemas está formado por un canal de Havers, ocupado por un vaso sanguíneo, alrededor del cual se disponen las células y la materia ósea en forma de laminillas concéntricas. Este tejido se localiza en la parte externa de los huesos planos y en la diáfisis (parte central) de los huesos largos.
El tejido óseo esponjoso no tiene sistemas de Havers. Presenta grandes espacios que son ocupados por la médula ósea roja. Forma las epífisis (extremos) de los huesos largos y la parte interna de los huesos planos.

Tejido muscular

Músculo estriado esquelético. Cada una de las fibras musculares que forman parte de un músculo presenta gran cantidad de miofibrillas contráctiles.

Está formado por células especializadas en la función de contracción, que permite realizar los movimientos del cuerpo. Las células que forman el músculo son alargadas y reciben el nombre de fibras musculares. La capacidad de contracción de las células musculares se debe a que presentan miofibrillas formadas por filamentos proteicos. Estas miofibrillas se contraen en respuesta a estímulos nerviosos. Hay tres tipos principales de tejido muscular: estriado esquelético, estriado cardiaco y liso.

El tejido muscular estriado esquelético forma los músculos que permiten nuestros movimientos voluntarios, como son los de los brazos y las piernas. Está formado por células que tienen muchos núcleos y miofibrillas contráctiles que tienen una estriación visible al microscopio óptico. Un músculo es un órgano complejo formado por agrupaciones de fibras musculares rodeadas por tejido conjuntivo.
El tejido muscular estriado cardiaco forma el miocardio, que es la capa muscular del corazón. Tiene miofibrillas estriadas, aunque sus células tienen un solo núcleo. Su contracción es fuerte y no depende del control de la voluntad.
El tejido muscular liso forma las capas musculares de las vísceras huecas, como el estómago o las vías respiratorias, y la pared de las arterias. Sus células son alargadas, afiladas por los extremos y solo tienen un núcleo. Este tejido tiene una contracción lenta e involuntaria.

Tejido nervioso

Está formado por neuronas, que son células especializadas en la elaboración y la transmisión de impulsos nerviosos, y por células de neuroglia, que llevan a cabo funciones de apoyo a las neuronas. Este tejido forma los órganos del sistema nervioso central (encéfalo y médula espinal) y del sistema nervioso periférico (nervios y ganglios nerviosos).

Las neuronas son células muy diferenciadas. Tienen la propiedad de excitabilidad, que es la capacidad de recibir estímulos y de generar impulsos de naturaleza eléctrica como respuesta a esos estímulos. Una neurona consta de un cuerpo neuronal, en el que se localiza el núcleo, y de numerosas prolongaciones, que pueden ser de dos tipos: las dendritas, cortas y ramificadas, y el axón o fibra nerviosa, que es larga y solo se ramifica en su extremo final. Las ramificaciones del axón se ensanchan para formar los botones sinápticos, que forman parte de la sinapsis, punto en el que el impulso nervioso pasa de una neurona a otra.

Estructura de una neurona.

Las células de neuroglia desempeñan funciones de apoyo a las neuronas. Las más importantes son los astrocitos, la microglia, los oligodendrocitos y las células de Schwann. Las células de Schwann y los oligodendrocitos participan en la formación de la vaina de mielina, una estructura aislante que favorece la transmisión de los impulsos nerviosos.

Las células de Schwann. Se disponen alrededor del axón y forman una envoltura discontinua, ya que dejan entre ellas unos espacios microscópicos llamados nódulos de Ranvier.

Un poco de matemáticas

Según datos recogidos de lapáginaweb de una universidad norteamericana, el número total de células nerviosas en una parte de la corteza cerebral es de unos 60 000 millones, de las que el 36 % son neuronas y el resto células de neuroglia. Por otra parte, la longitud total de las fibras nerviosas con mielina del cerebro es de unos 180 000 km.

¿Cuántas neuronas habrá en esa región de la corteza cerebral?
¿Cuántas células de neuroglia habrá?
Si viajaras a una velocidad de 100 km/h, ¿cuantos días tardarías en recorrer todas las fibras mielínicas del cerebro?

Interpreta las imágenes

Estas microfotografías corresponden a dos tipos de tejido muscular.

¿A cuál corresponde cada una?
¿Qué característica morfológica tienen en común?
¿En qué se diferencian?

¿Qué tipos de tejidos óseo y muscular exiten y qué funciones desempeñan? ¿Cuáles son las diferencias entre ellos?

¿Qué son las neuronas? ¿Cuál es su función? ¿Qué son las células de neuroglia? ¿Qué tipos de células de neuroglia existen?

En 1855 Claude Bernard acuñó por primera vez el término medio interno, cuya composición salina es parecida a la del agua del mar.

El medio interno se define como un conjunto de líquidos intersticiales en el que están inmersas las células de todos los tejidos. Se llama así porque rellena los espacios o intersticios con los que las células se encuentran en contacto directo.

En los seres humanos los líquidos que forman parte del medio interno son la sangre, la linfa y los líquidos intersticiales del medio extracelular, así como el líquido cefalorraquídeo, la endolinfa y la perilinfa del oído, y los líquidos intraoculares. Todos estos líquidos proceden del plasma sanguíneo y se forman por filtración del mismo a través de los capilares.

La homeostasis es el conjunto de mecanismos de control que mantienen constante el medio interno (temperatura, pH, concentración de sustancias, etc.) e impiden que las bruscas variaciones del medio externo afecten a la supervivencia y el funcionamiento de las células.

La sangre es un tejido líquido que forma parte del medio interno y circula a través de los vasos sanguíneos.

La sangre está formada por dos componentes distintos, el plasma y las células sanguíneas: eritrocitos, leucocitos y plaquetas. Desempeña funciones muy variadas:

Transporta las hormonas, los nutrientes procedentes del sistema digestivo y el oxígeno del sistema respiratorio hasta las células, y los productos de desecho procedentes del metabolismo celular para su eliminación.
Regula la temperatura corporal y los equilibrios ácido-base y de concentración del medio interno.
Defiende al organismo frente a los agentes infecciosos.

1 El plasma sanguíneo

La sangre es un tejido líquido que forma parte del medio interno y circula a través de los vasos sanguíneos.

Constituye aproximadamente el 55 % del volumen sanguíneo total. En su composición química hay un 91 % de agua, un 7% de proteínas de distintos tipos, y el resto lo constituyen iones, nutrientes, hormonas, sustancias de desecho y gases.

Las proteínas más importantes del plasma son:

Albúminas. Son las más abundantes y desempeñan diversas funciones, además de favorecer la retención de agua en la sangre.
Globulinas. Entre ellas están los anticuerpos o inmunoglobulinas, que tienen una función de defensa inmunitaria.
Fibrinógeno. Es una proteína que se transforma en fibrina durante el proceso de coagulación de la sangre.

Componentes de la sangre: plasma y células sanguíneas (eritrocitos, leucocitos y plaquetas).

Suero sanguíneo. Es un líquido amarillento que se obtiene tras la coagulación de la sangre. Su composición es similar a la del plasma, pero carece de las proteínas que participan en la coagulación, como el fibrinógeno.

2 Las células sanguíneas

Las células sanguíneas constituyen el 45 % del volumen de la sangre y se forman mediante un proceso denominado hematopoyesis. En un principio esta función se realiza en el hígado, durante la etapa fetal, y finalmente en la médula ósea roja que se encuentra en los huesos planos y en las epífisis de los huesos largos. Algunas células completan su formación en el timo, el bazo y los ganglios del sistema linfático.

A partir de la célula madre hematopoyética, por un proceso de diferenciación celular se originan las siguientes estirpes celulares: eritrocitos, leucocitos y plaquetas.

Eritrocitos, hematíes o glóbulos rojos

Son las células más abundantes de la sangre y están especializadas en el transporte de oxígeno y dióxido de carbono, para lo cual cuentan con una proteína especial, la hemoglobina, que contiene hierro y le confiere el color rojo característico. En los mamíferos, los eritrocitos carecen de núcleo, ya que lo han perdido como consecuencia de la especialización para almacenar hemoglobina. La vida media de los eritrocitos es de unos cuatro meses y al cabo de este período se destruyen en el bazo.

Los eritrocitos tienen forma de disco bicóncavo, con un tamaño entre 7 y 8 micras de diámetro. El número de hematíes en condiciones normales suele oscilar entre 4,5-6 millones por mm³ en el varón y 4-5,4 millones por mm³ en la mujer. Este valor aumenta con el ejercicio muscular y en los habitantes de las zonas altas del planeta (Himalaya, los Andes, etc.).

El índice hematocrito es el porcentaje de glóbulos rojos con respecto al volumen total de sangre. Se determina mediante la centrifugación de la sangre tratada con heparina para que no coagule. Los valores normales en adultos son 40-54% en hombres y 36-47 % en mujeres. Por debajo de estos valores indica una anemia y por encima, policitemia.

Desarrolla el espíritu crítico

El dopaje sanguíneo

Algunos deportistas de competición utilizan drogas como la eritropoyetina (EPO) que es una hormona que incrementa el número de glóbulos rojos en la sangre, con el fin de aumentar la cantidad de oxígeno que llega a los músculos y mejorar el rendimiento deportivo. También se entrenan durante varios meses en alguna zona del planeta de elevada altitud para conseguir un aumento del número de eritrocitos. Periódicamente les extraen cantidades de sangre que se almacena. Más tarde, durante la competición, reciben transfusiones de su propia sangre con mayor número de eritrocitos.

Los peligros del dopaje sanguíneo se deben a que la sangre se vuelve más espesa y esto aumenta la probabilidad de formación de coágulos, lo que incrementa el riesgo de muerte por derrames cerebrales o paros cardiacos.

¿Qué deportes se han visto más afectados por el dopaje?
¿Crees que para ganar una medalla es necesario poner en riesgo la vida del deportista?

Reflexiona

La médula ósea roja

Todas las células de la sangre se forman en la médula ósea roja. Determinados tratamientos antitumorales de radioterapia y quimioterapia pueden destruir este tejido, por lo que los pacientes necesitan, en ocasiones, un trasplante de médula.

¿Sabrías decir qué consecuencias tiene la destrucción de la médula ósea roja?

¿Qué es la sangre? Cuáles son sus funciones? ¿Qué componentes tiene?

¿Cuál es la función de los eritrocitos?

¿Qué se entiende por índice hematocrito y para qué se utiliza?

Leucocitos o glóbulos blancos

La función de los leucocitos es la defensa del organismo; en condiciones normales, su número oscila entre 5 000 y 9 000 por mm³ de sangre. Esta cantidad aumenta (leucocitosis) en estados infecciosos o cuando aparece un tumor en la médula ósea, lo que se denomina leucemia. Los leucocitos tienen núcleo y se pueden identificar mediante la forma y la coloración que adquieren con los colorantes empleados en las técnicas de tinción:

Eosinófilos. Se tiñen de rojo con colorantes ácidos, como la eosina. Constituyen aproximadamente entre el 1 % y el 3 % del total de leucocitos y su número aumenta en las infestaciones por parásitos (tenias, por ejemplo) y en las crisis alérgicas.
Basófilos. Se tiñen de azul con colorantes básicos, como la hematoxilina. Constituyen aproximadamente entre el 0,5 % y el 1 % del total de leucocitos y participan en la reacción inflamatoria frente a la infección.
Neutrófilos. No manifiestan una afinidad especial por uno u otro tipo de colorantes. Son los leucocitos más abundantes, entre el 45 % y el 70 % del total de leucocitos. Participan en la defensa fagocitando a los gérmenes patógenos.
Linfocitos. Constituyen aproximadamente entre el 20 % y el 40 % del total de leucocitos. Son las células encargadas de la respuesta inmunitaria específica contra los microorganismos extraños y los tumores. Hay tres tipos:

Linfocitos B. Maduran en la médula ósea roja y se transforman en células productoras de anticuerpos.
Linfocitos T. Maduran en el timo y cooperan con otras células para desencadenar la respuesta inmunitaria específica. Una población de linfocitos T se encarga de destruir células infectadas por virus y también es responsable del rechazo a los trasplantes.

Células sanguíneas. Número de los distintos tipos de células sanguíneas por mm³ de sangre.

Células asesinas naturales (NK). Provocan la destrucción de células infectadas por virus y de células tumorales. Representan las defensas naturales contra el cáncer.

Monocitos. Constituyen aproximadamente entre el 3 % y el 7 % del total de leucocitos. Son las células más grandes de la sangre. Pueden trasladarse a otros tejidos, en los que se transforman en macrófagos, células con una gran capacidad de fagocitosis de microorganismos y de restos celulares.

Plaquetas: formación de un coágulo sanguíneo

Su número oscila entre 150 000 y 400 000 por mm³. Son fragmentos celulares sin núcleo

que, cuando se produce la rotura de un vaso sanguíneo, se agregan y se adhieren a sus paredes para formar un tapón plaquetario y liberar factores que participan en la coagulación de la sangre.

La sangre circula rápidamente por todo el cuerpo y, para evitar su pérdida en caso de rotura de los vasos sanguíneos, el organismo ha desarrollado un complejo mecanismo de defensa conocido como coagulación.

Formación del coágulo sanguíneo: (1) Glóbulos rojos. (2) Plaquetas. (3) Red de fibrina. (4) Costra.

Cuando nos hacemos una herida, la sangre fluye por el corte, pero enseguida entran en acción las plaquetas. En pocos segundos se acumulan en la herida y ayudan a formar filamentos de una sustancia llamada fibrina. Estos filamentos forman una red pegajosa donde los glóbulos rojos y las plaquetas quedan atrapados y forman un coágulo sanguíneo, una especie de tapón que impide que nos desangremos. Más tarde se convertirá en costra y así cicatrizará la herida.

¿Qué funciones desempeñan los neutrófilos y los linfocitos B y T?

Todos los tejidos que hemos visto están organizados para formar los órganos y los sistemas responsables de las funciones del cuerpo humano.

Un órgano está formado por distintos tejidos que forman un conjunto capaz de realizar una función concreta.

Un sistema es un conjunto de órganos que actúan de manera coordinada para desempeñar una función compleja.

En el cuerpo humano se distinguen los sistemas siguientes:

Niveles de organización bióticos. El nivel básico de organización de la materia viva es la célula. En los organismos pluricelulares, las células se especializan para formar los tejidos, cuya integración anatómica permite la construcción de órganos. Las agrupaciones de órganos dan lugar a los sistemas, cuyas funciones coordinadas permiten desarrollar las propiedades características de los seres vivos (nutrición, relación, reproducción).

Describe los distintos niveles de organización bióticos en el ser humano y establece las relaciones que existen entre ellos.

¿Qué funciones tiene el sistema osteomuscular? ¿Y el sistema tegumentario?

Experimenta

¿Cómo podemos observar células y tejidos?

El microscopio óptico compuesto tiene dos tipos de lentes, objetivos y oculares, situadas en los extremos de un tubo óptico. Estas lentes permiten ver aumentada la imagen que se produce cuando un objeto es atravesado por la luz.Las lentes objetivos, de diferentes aumentos, suelen estar situadas sobre una pieza giratoria llamada revólver.

El microscopio tiene una base que da soporte a la platina, sobre la que se coloca la preparación, montada sobre un portaobjetos y cubierta por un cubreobjetos.

La luz procede de una lámpara situada en la base y llega a la preparación a través del condensador, una lente cuya función es concentrar la luz sobre la preparación.

El enfoque se realiza ajustando la distancia entre la preparación y el objetivo mediante dos tornillos, el macrométrico, que permite un enfoque más basto, y el micrométrico, que permite un enfoque fino.

Protocolo para observar una preparación histológica

Coloca la preparación sobre la platina del microscopio e inicia la observación con el objetivo de menor aumento. Enfoca moviendo lentamente el tornillo macrométrico y después el micrométrico.
Realiza la observación con un objetivo de mayor aumento y vuelve a enfocar.
Cuando hayas observado la preparación, mueve el revólver para hacerlo con un objetivo de mayor aumento y vuelve a enfocar.

Observa la fotografía. ¿A qué tejido corresponde? ¿A qué tipo del mismo?

Enfoque científico

Cariotipo humano

El cariotipo es la representación del conjunto de cromosomas, ordenados por parejas de homólogos.

Las imágenes A y B corresponden a los cariotipos de dos personas: una de ellas muestra la dotación cromosómica normal y la otra presenta síndrome de Down, que tiene su origen en un error en la formación de uno de los gametos.

¿Qué diferencias observas entre ambas imágenes y cuál corresponde a la persona con síndrome de Down?

¿Qué dotación cromosómica presentaría el gameto defectuoso?

Experimenta

Prepara y observa un frotis sanguíneo

Coloca una pequeña gota de sangre sobre un portaobjetos y extiéndela con ayuda de otro portaobjetos según se muestra en los dibujos 1, 2 y 3. Debes utilizar sangre procedente de un animal de laboratorio (mamífero), como puede ser un ratón o un hámster.
Deja secar la extensión al aire durante unos minutos. Después procede a su fijación añadiéndole unas gotas de metanol (4) y espera cinco minutos.
Escurre el metanol y lava la preparación con agua corriente y agua destilada (5). Sécala después presionando suavemente sobre ella con un papel de filtro.
Tiñe la preparación cubriéndola durante 20 o 25 minutos con el colorante de Giemsa recién preparado a partir de la disolución comercial (6): los núcleos de las células se tiñen de color violeta rojizo y los citoplasmas lo hacen dependiendo del tipo de célula, puesto que tienen distintos tipos de gránulos.
Elimina el colorante dejándolo escurrir en el vaso para tinciones, lava con agua corriente y agua destilada (7) y seca la preparación al aire.
Para hacer una preparación definitiva, coloca una gota de bálsamo de Canadá sobre el portaobjetos en el que has hecho la preparación y tápala con el cubreobjetos (8).

¿Cuántos tipos distintos de células observas? ¿Tienen todas ellas núcleo? ¿Qué formas presentan?

Elabora un informe con el dibujo y las características de las células observadas.

Enfoque científico

Diagnóstico clínico

Tras realizar un frotis de sangre en las muestras de dos pacientes, A y B, se ha llegado a la siguiente conclusión: en el paciente A se observa un aumento del número de leucocitos (leucocitosis) y en el paciente B se aprecia únicamente un aumento del número de eosinófilos (eosinofilia). ¿A qué crees que puede deberse?

Un poco de matemáticas

El recuento de leucocitos de un paciente dio un total de 14 000 por mm³de sangre, el número de neutrófilos fue de 11 200 por mm³ y el de linfocitos de 2 100 por mm³.

Calcula los porcentajes de neutrófilos y de linfocitos de esta muestra de sangre respecto del total de leucocitos.

Utiliza los resultados para determinar si estos porcentajes son normales o anormales.

Ponte a prueba

Indica a qué conceptos corresponden las definiciones siguientes:

Proceso que se lleva a cabo con gasto de oxígeno (O₂) y en él, la glucosa (C₆H1₂O₆) es transformada en dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O)
Fluido similar a una gelatina compuesto por un 70 % de agua y el resto por diversas biomoléculas orgánicas e inorgánicas.
Estructura en forma de bastoncillo, de brazos cortos y gruesos.
Reacciones de degradación de moléculas complejas, que serán desmenuzadas para obtener moléculas más sencillas.
Proteínas especiales unidas al material hereditario llamado ácido desoxirribonucleico o ADN.
División del citoplasma al final de la mitosis.
Capacidad que tienen las células para percibir estímulos y producir respuestas al reaccionar frente a ellos.
Segmento de cromosoma y, por tanto, de ADN con las instrucciones precisas para poder fabricar una proteína.

Gen
Respiración celular
Citosol
Citocinesis
Cromosoma
Función de relación
Histonas
Catabolismo

¿Qué son los cromosomas homólogos? ¿Cuántos pares contienen nuestras células? ¿Qué es una dotación cromosómica haploide? ¿Qué células humanas poseen esta característica?

Relaciona cada uno de los órganos que se indican con el tipo de tejido que forma parte de él:

Diáfisis de un hueso largo
Epidermis
Meniscos
Miocardio
Epífisis de un hueso largo
Epiglotis
Tendón
Estómago
Encéfalo

Cartílago fibroso
Conjuntivo denso
Óseo compacto
Muscular estriado cardiaco
Muscular liso
Óseo esponjoso
Cartílago elástico
Tejido nervioso
Epitelio estratificado

Indica a qué tejidos corresponden las siguientes células:

a) Condrocito:
b) Célula de Schwann:
c) Fibroblasto:
d) Adipocito:
e) Oligodendrocito.

Indica qué sistemas desempeñan las funciones que se indican a continuación. Describe las funciones de los sistemas que faltan.
a) Intercambio de gases.

b) Coordinación general de los demás sistemas.

c) Eliminación de sustancias de desecho.

d) Transporte de sustancias y defensa del organismo.

Observa y describe

Las imágenes que aparecen a continuación corresponden a células de la sangre:

a) ¿A qué tipos celulares corresponde cada una y cuál es su función?

b) ¿Cuáles son las más numerosas? ¿Y las menos numerosas?

(0 words)

Identifica las diferentes estructuras que figuran en este dibujo y describe las características de los tejidos representados en (A) y (B).

(0 words)

Aplica tus conocimientos

Tras nacer un niño, el médico comentó a los padres que el hospital acababa de inaugurar un nuevo banco de tejidos y les preguntó si querían conservar algunas células del cordón umbilical del niño.

a) ¿Qué tipo de células se encuentran en ese órgano?

b) ¿Para qué podrían ser utilizadas?

c) ¿Consideras que esa práctica médica contribuiría a salvar vidas?

Un órgano formado por tejido epitelial y tejido conjuntivo tiene como función la de producir una sustancia que es recogida directamente por los vasos sanguíneos del propio órgano.

a) ¿Qué tipo de órgano es?

b) ¿Qué tipo de sustancia produce?

c) ¿Cuál de los dos tejidos aporta los vasos sanguíneos al órgano?

Hay dos importantes órganos del cuerpo humano que comparten nombre, pero que tienen funciones muy diferentes. Trata de identificar cuáles son utilizando las pistas siguientes:

a) Ambos están protegidos por tejido óseo.

b) Uno se localiza en una parte concreta del cuerpo, mientras que el otro está disperso dentro de diferentes huesos.

c) Uno está formado por tejido nervioso mientras que el otro tiene gran cantidad de células sanguíneas.

d) Uno forma parte del sistema nervioso central y el otro es un órgano hematopoyético.

En un análisis de sangre de una persona sana se puede leer lo siguiente (las cifras en % se refieren al tanto por ciento sobre el número de leucocitos):

DETERMINACIÓN	RESULTADO
HEMATÍES	5,0 millones/mm3
LEUCOCITOS	5 700/mm3
Basófilos	0,6 %
Eosinófilos	2,4 %
Neutrófilos	56 %
Linfocitos	34 %
Monocitos	6 %
PLAQUETAS	243 000/mm3

a) Observa esta tabla y calcula en tu cuaderno el número total de glóbulos rojos, de leucocitos, de linfocitos y de plaquetas que tendría esta persona si suponemos que tiene 5 litros de sangre en el cuerpo.

b) Si el número de glóbulos rojos en un deportista fuese superior a 5 millones/mm³, ¿cuál podría ser la causa?

(0 words)

En la reproducción humana, el núcleo del gameto masculino (espermatozoide) y el núcleo del gameto femenino (óvulo) se funden en uno solo en el proceso de fecundación, y se forma el cigoto, primera célula a partir de la cual se desarrolla un nuevo ser.

a) ¿Qué crees que ocurriría si los gametos tuvieran 46 cromosomas como las restantes células del organismo?

b) Explica por qué es necesaria la meiosis.

El siguiente esquema representa el proceso de metabolismo celular.

a) Indica a qué vía metabólica (catabolismo o anabolismo) corresponden las flechas A y B y explica en qué consiste cada una de las vías.

b) Indica las palabras que faltan.

c) Explica la función del ATP en estos procesos.

1. ¿Dónde está el impostor?

En cada grupo de palabras, una de ellas no tiene nada que ver con las demás.

Explica cuál es la causa por la que no se pueden incluir en el grupo.

2. ¡No caigas en la trampa!

Indica si lo que expresan las siguientes frases es verdadero o falso y razona tus respuestas:

1. La síntesis de proteínas tiene lugar en los lisosomas.

2. La cromatina está formada por ADN y unas proteínas especiales llamadas histonas.

3. Las glándulas exocrinas siempre liberan su producto al exterior del cuerpo.

4. El número de eosinófilos aumenta en las infestaciones por parásitos y en las crisis alérgicas.

5. La contracción de los tejidos musculares estriados es voluntaria.

3. ¿Qué falta?

¿Qué representa este dibujo? ¿Crees que podrás encontrar los elementos que le faltan? Indica sus nombres y las funciones que desempeñan.

4. ¿Lo reconoces?

Este es un detalle ampliado de un dibujo. ¿Sabes de qué se trata? Descríbelo. ¿Qué nombre recibe el componente que señala la flecha?

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Inicio de unidad

1La célula

1 Estructura celular

2 El núcleo

3 Tamaño y forma de la célula

2Las funciones celulares

1 La función de nutrición

El metabolismo celular

2 La función de relación

3 La función de reproducción

3Los tejidos del cuerpo humano

1 Las células madre o células troncales

2 Los tejidos

Tejido epitelial

Tejido conjuntivo

Tejido cartilaginoso

Tejido óseo

Tejido muscular

Tejido nervioso

4El medio interno y la sangre

1 El plasma sanguíneo

2 Las células sanguíneas

Eritrocitos, hematíes o glóbulos rojos

Leucocitos o glóbulos blancos

Plaquetas: formación de un coágulo sanguíneo

5Los órganos y los sistemas

Practica

Ponte a prueba

Observa y describe

Aplica tus conocimientos

¡Inténtalo!

1. ¿Dónde está el impostor?

2. ¡No caigas en la trampa!

3. ¿Qué falta?

4. ¿Lo reconoces?