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FISIOLOGÍA HUMANA

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FISIOLOGÍAHUMANA

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1LA ESTRUCTURA DE LA CÉLULA

El interior de la célula está compuesto de dos grandes porciones (Ver Imagen 1):

v El citoplasma.v El núcleo.

Dentro del citoplasma se encuentran unas inclusiones citoplasmáticas llamadas orgánulos celulares, asu vez rodeados o no de una membrana, que flotan en un líquido llamado citosol.

LA MEMBRANA PLASMÁTICA O CELULAR (CITOPLASMA)El grosor de la membrana plasmática es de 6 a 10 nm y está constituida por lípidos y proteínas (Ver Ima-gen 2). Los lípidos tienen un polo hidrófilo (fosfolípidos o glucolípidos) y un polo hidrófobo (un ácidograso). Su función consiste en:

v La protección del medio intracelular frente al medio extracelular.v El transporte de sustancias desde el medio intracelular hacia el medio extracelular y viceversa.v El reconocimiento de ciertos productos activos en la célula, que para ejercer su acción deben ser “re-

conocidos” por la membrana de la misma (p. ej.: las hormonas).v La cohesión, así como el reconocimiento de las células entre sí.

La célula y los tejidos

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Este tema trata de:

• La célula y el ciclo celular.

Muy importante leer condetenimiento el ciclocelular. Tiene muchasreferencias EIR y determinalos principios de laoncología.

También es importanteestudiar en este apartadolas bases de la genética.

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Imagen 1. Estructura de la célula

Nucléolo

Aparato de Golgi

Núcleo celular

Membranaexterna

Centríolo

Membrana nuclear

Membranacitoplasmática

Poro

Membrana interna

Cresta mitocondrial

Lípidos

Proteínas

Retículo endoplasmático rugoso (ergastoplasma), con los ribosomas

Mitocondria

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EL NÚCLEO CELULAR

El núcleo celular es indispensable para la vida: contiene la mayor parte de la información genética. Esta informa-ción está incluida en una fina red de filamentos, la cromatina, que al condensarse da lugar a los cromosomas. El nú-cleo dirige la síntesis de todas las proteínas del organismo y comprende (Ver Imagen 3):

v El nucleoplasma o medio nuclear.v La cromatina.v El nucléolo.

LOS RIBOSOMAS

Su función es la síntesis de las moléculas de proteínas a partir de los aminoácidos.

EL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

Se puede distinguir:

v El retículo endoplasmático rugoso (RER) tiene la función de almacenar y distribuir las proteínas de los riboso-mas en otros orgánulos celulares o bien excretarlas fuera de la células.

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Imagen 2. Estructura de la membrana plasmática: vista al microscopio electrónico

Doble capa de fosfolípidos

Polo hidrófilo

Polo hidrófobo

Proteína

Imagen 3. Célula y organelas. Corte de una célula vista al microscopio electrónico

Microfilamentos

Ribosoma libre

Lisosoma

Ribosoma ligado

Centríolo

Retículo endoplasmáticoliso

Retículo endoplasmáticorugoso

Nucléolo

Membrana plasmática

Vesícula secretora

Microtúbulo

Mitocondria

Aparato de Golgi

Núcleo celular

Membrana nuclear

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v El retículo endoplasmático liso (REL) cumple la función de realizar la síntesis de lípidos y lipoproteínas, así comoservir de almacén de calcio.

EL APARATO DE GOLGI

Su función es recuperar las proteínas sintetizadas por los ribosomas, seleccionarlas y distribuirlas según su destino.

LAS MITOCONDRIAS

Su función es la de garantizar los procesos químicos que permiten el abastecimiento de energía a las células; laenergía producida por una célula es el ATP (trifosfato de adenosina).

Son vesículas que contienen enzimas. Las enzimas son moléculas de origen proteico capaces de destruir, mediantereacción química, numerosas sustancias.

EL ESQUELETO DE LA CÉLULA (CITOESQUELETO)Está constituido por:

v Microfilamentos proteicos: la actina.v Filamentos intermedios bastante flexibles de naturaleza proteica.v Filamentos proteicos gruesos: la miosina.

LOS CENTRÍOLOS

Cada centríolo consta de 27 microtúbulos reunidos en nueve grupos de tres. Su función es dirigir, a modo de “ima-nes”, el sentido de la división celular.

LAS VACUOLAS

Almacenan las sustancias que la célula ha utilizado o los desechos de orgánulos de orígenes diversos.

LA ACTIVIDAD GENÉTICA DE LA CÉLULA

La información genética necesaria para la formación de las proteínas está codificada dentro de la estructura del ADN (ácidodesoxirribonucleico) situado en el núcleo celular. El ADN dirige la síntesis de las proteínas enviando las instrucciones.

Estas instrucciones son interpretadas y ejecutadas por otros elementos celulares: los genes.

Por lo tanto, las proteínas se fabrican a partir de órdenes dadas por los genes. Las proteínas están constituidas poruna serie de elementos situados uno detrás de otro, los aminoácidos. Cada aminoácido posee un nombre. Segúnel número y el orden en que estos se hallen se constituye una proteína específica.

LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Son moléculas responsables de las siguientes funciones:

v Almacenamiento de la información genética.v Transmisión de la información genética de los padres a su descendencia.v Transmisión de la información genética de una a otra célula de un mismo organismo.

Existen dos tipos de ácidos nucleicos:

v El ácido desoxirribonucleico o ADN. El ADN almacena la información genética en el núcleo de la célula, da lasórdenes.

v El ácido ribonucleico o ARN. El ARN descodifica la información genética en instrucciones y las ejecuta.

Ambos están constituidos por secuencias de elementos llamados nucleótidos.

EL NUCLEÓTIDO

Es la unidad básica de los ácidos nucleicos. Está compuesto por: un radical fosfato, un azúcar y una base. Existendos tipos de bases:

v Las bases púricas, denominadas adenina (A) y guanina (G).v Las bases pirimídicas, denominadas timina (T) y citosina (C).

MANUAL DAE DE ENFERMERÍA. EIR •

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No existe timina (T) en el ARN. Esta es reemplazada por el uracilo (U), que es una base del mismo tipo. La regla deapareamiento es la siguiente:

El ADN está constituido por dos cadenas de polinucleótidos (es decir, un gran número de nucleótidos unidos entre sí).Las dos cadenas se enrollan entre sí de manera que forman una doble hélice, llamada bicatenaria (Ver Imágenes 4 y 5).

El ARN, a diferencia del ADN, está constituido por una sola cadena de nucleótidos. El ARN es una molécula de menortamaño que puede atravesar la membrana del núcleo celular.

v El gen es una porción de ADN. Es la unidad de información hereditaria.v La proteína es una secuencia específica de aminoácidos.v Los aminoácidos son las unidades estructurales de las proteínas.

El transporte de la orden genética de ADN a la proteína se efectúa en dos fases:

v El mensaje debe ser transmitido del ADN al ARN mensajero (ARNm). Esta etapa es la transcripción (Ver Imá-genes 6 y 7). La transcripción se inicia por la rotura de las uniones que existen entre las bases de la doble hélicede ADN, de tal forma que una parte de la hélice se desenrolla y las dos cadenas se separan.

v El mensaje contenido en el ARNm después de la transcripción se utiliza para formar la proteína. Esta etapa esla de traducción (Ver Imágenes 8 y 9).

Cuando alcanza el citoplasma, la molécula de ARNm se une a un ribosoma. Interviene aquí otro ARN (de menor ta-maño), el ARN de transferencia o ARNt. Cada codón del ARNm se enfrenta a un anticodón de ARNt. Una vez rea-lizada la unión entre los dos aminoácidos, el primer ARNt abandona, mientras que el segundo ARNt, ocupa lasituación del primero, aportando un aminoácido a la cadena.

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v La adenosina (A) solo se puede unir con la timina (T) o con el uracilo (U).v La guanina (G) s únicamente se puede unir con la citosina (C).

Un solo error en lasecuencia de

nucleótidos provocauna anomalía de la

síntesis de unaproteína y la

aparición de unaanomalía genética,

incluso de unaenfermedad genética.

Imagen 4. Estructura bicatenaria de una molécula deADN en doble hélice de la molécula de ADN

Imagen 5. Estructura en doble hélice de la molécula deADN

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Bases

Desoxirribosa

Fosfato

Las dos cadenas se unen la una con la otra y soncomplementarias por sus bases

Bases

Fosfato

Azúcar:desoxirribosa

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MANUAL DAE DE ENFERMERÍA. EIR •

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Imagen 6. Sistema de transcripción: formación del ARN mensajero dentro del núcleo celular

Imagen 7. Fin de la transcripción: el ARN mensajero está formado

Imagen 8. Esquema de la traducción (detalle)

Obsérvese que la cadena del ARNm es estrictamente complementaria a la cadena de ADN transcrita; esta es comparable a la cadenade ADN no transcrita, pero en el ARNm, el uracilo reemplaza a la timina

• Los nucleótidos serán leídos mediante sus codones• Cada trío de bases forma un codón

A un codón de ARNm le corresponde un anticodón de ARNt; codón y anticodón son específicos en el caso del aminoácido alaninaque se presentaEl ARNt ha sido voluntariamente esquematizado en un extremo; este tiene la misma constitución que un ácido ribonucleico; dentrodel ARNt se indica una base específica, la inosina

Polimerasa

ADN

ARNm

P = secuencia de nucleótidos «promotores» T = secuencia terminal

ADN

ARNm1

Codón2

Codón3

Codónn

CodónTerminal

(codón determinación)

Subunidad 60S

ARNm

ARNt específico de la alanina

Aminoácido: alanina

Codón de la alanina

Anticodón específicocomplementario del codón del ARNm

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EL CICLO CELULAR

El ciclo celular se divide en dos fases:

v Interfase, es el periodo comprendido entre divisiones celulares. Es la fase más larga del ciclo celular, ocupandocasi el 95% del ciclo; transcurre entre dos mitosis y se divide en tres subetapas: G1, S y G2:• El estado o etapa G1, del inglés Growth o Gap1 (Intervalo 1), es la primera fase del ciclo celular, en la que

existe crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN. Es el periodo que trascurre entre el fin de unamitosis y el inicio de la síntesis de ADN. Es la más variable en duración de entre 6 y 12 horas, por lo quedetermina el tiempo de vida de la célula (EIR 03, 30), y durante este tiempo la célula duplica su ta-maño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes, como resultado de la expresión delos genes que codifican las proteínas responsables de su fenotipo particular.

• Etapa de síntesis (S): en esta etapa la célula duplica su material genético (EIR 04, 12) para pasarle unacopia completa del genoma a cada una de sus células hijas.

• Etapa G2 (intervalo), del inglés Growth o Gap2 (Intervalo 2), es el tiempo que transcurre entre la fase S y elinicio de la mitosis (la célula se prepara para mitosis). Tiene una duración entre 3 y 4 horas. Termina cuandola cromatina empieza a condensarse al inicio de la mitosis.

v Etapa M (mitosis): incluye la mitosis o reparto de material genético nuclear (donde se divide la cromatina du-plicada de modo tal que cada célula hija obtenga una copia del material genético o sea un cromosoma de cadatipo) y la citocinesis (división del citoplasma).

LA DIVISIÓN CELULAR O MITOSIS

v Una célula es capaz de reproducirse. Al reproducirse la célula, transmite la totalidad de su material celular y,en particular, de su material genético, el ADN.

v El proceso de la división celular se denomina mitosis. Durante la mitosis, tiene lugar la replicación del ADN. Portanto, replicación es el nombre que se da al mecanismo que consiste en la formación, a partir de una moléculade ADN, de otra molécula de ADN totalmente idéntica (Ver Imagen 10).

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Imagen 9. Traducción: formación de la cadena proteica (A) y (B)

Formación de la cadena proteica

ARNt liberado de su aminoácido

A

B

ARNm

ARNt específico de la valina

ARNtARNt

ARNm

Cuando el ribosoma se desplaza a lo largo de la cadena de ARNm, los aminoácidos sucesivos se van añadiendo a la cadena proteica

Las célulascancerosas pueden

terminar el ciclocelular con más

rapidez, reduciendoel tiempo que pasanen la fase G1 y lasposibilidades de

entrar o permaneceren la fase G0, con lo

que se dividen deforma continua.

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v Los cromosomas son moléculas de ADN extremamente condensado con el fin de facilitar un reparto equitativodel material genético durante la división celular. Contienen la totalidad del patrimonio genético del individuo.Con la excepción de las células reproductoras masculinas y femeninas, las células humanas contienen, cada unade ellas, 46 cromosomas o, de forma más exacta, 23 pares de cromosomas. En realidad, cada par de cromoso-mas morfológicamente idénticos constituye un cromosoma homólogo.

Etapas de la mitosis

La mitosis se lleva a cabo a través de las siguientes etapas concretas (Ver Imagen 11):

v Profase. En ella se hacen patentes un cierto número de filamentos dobles: los cromosomas. Cada cromosomaconstituido por dos cromátidas, que se mantienen unidas por un estrangulamiento que es el centrómero. Cadacromátida corresponde a una larga cadena de ADN. Al final de la profase ha desaparecido la membrana nucleary el nucléolo.

v Metafase. Se inicia con la aparición del huso, donde se insertan los cromosomas y se van desplazando hastasituarse en el ecuador del huso (EIR) formando la placa metafásica o ecuatorial.

v Anafase. En ella el centrómero se divide y cada cromosoma se separa en sus dos cromátidas. Los centrómerosemigran a lo largo de las fibras del huso en direcciones opuestas, arrastrando cada uno en su desplazamiento auna cromátida.

v Telofase. Los dos grupos de cromátidas comienzan a descondensarse, se reconstruye la membrana nuclear alre-dedor de cada conjunto cromosómico, lo cual definirá los nuevos núcleos hijos. A continuación tiene lugar la di-visión del citoplasma.

MANUAL DAE DE ENFERMERÍA. EIR •

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Imagen 10. Replicación del ADN. Los nucleótidos libres se unen a través de sus bases con las bases de cada ADN:nacen dos nuevas moléculas de ADN

Molécula de ADN inicial

Nucleótido

Base

Azúcar

Fosfato

Nueva molécula de ADN I Nueva molécula de ADN II

La anafase constituye la fase crucial de la mitosis, porque en ella se realiza la distribución de las dos copias dela información genética original.

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LA APOPTOSIS

La apoptosis o muerte celular programada es el proceso ordenado de muerte de una célula ante estímulos extrao intracelulares (EIR 03, 27; EIR 09, 1).

La apoptosis es fundamental en los siguientes procesos:

v Remodelado durante el desarrollo embrionario. Un ejemplo puede ser la eliminación de las zonas inter-digitales.

v Desarrollo de órganos y sistemas. El establecimiento del correcto circuito de conexiones neuronales duranteel desarrollo necesita que las neuronas que no establezcan contactos sinápticos mueran por apoptosis. Tambiénen el establecimiento de un repertorio inmune adecuado es necesario que los linfocitos T que reconocen an-tígenos propios mueran en el proceso de selección negativa.

v Mantenimiento de la homeostasis celular. Es crucial el manteniendo de un número determinado de célulasestableciendo un equilibrio entre división y muerte celular. En sistemas como la médula ósea o el aparato diges-tivo es especialmente importante que los procesos de apoptosis funcionen adecuadamente.

v Defensa frente a patógenos. Células infectadas por virus o bacterias disparan procesos de apoptosis como de-fensa.

v Defensa frente al desarrollo de tumores. Procesos de apoptosis también protegen frente al desarrollo de al-gunos tipos de tumores.

OTRAS FUNCIONES CELULARES

LA NUTRICIÓN

La célula capta dentro del medio extracelular los materiales, llamados nutrientes, y vierte al medio extracelular losproductos de degradación no utilizables o tóxicos. Existen dos tipos de transporte transmembranal:

v Un transporte pasivo, que no requiere energía alguna. En este sistema de transporte se encuentran la difusióny la ósmosis.

v Un transporte activo, que requiere energía y la participación de proteínas membranales.

La difusión

Es un transporte pasivo en el cual el flujo se dirige siempre desde la concentración más elevada a la más baja, puederealizarse a través de:

v La capa de lípidos.v Los conductos o poros que se encuentran entre las proteínas de la membrana plasmática.

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EIR

Imagen 11. Esquema de la mitosis

CentríolosCromosoma Huso de microtúbulos

Plieguemembranal 2 células hijas

Placa ecuatorial

CÉLULA MADREEN INTERFASE

PROFASE METAFASE ANAFASE DESPUÉS DELA TELOFASE

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La ósmosis

Se corresponde a un desplazamiento de las moléculas del agua a través de la membrana plasmática. Estos despla-zamientos se efectúan siempre según un gradiente de concentración. A través de la membrana plasmática, los des-plazamientos del agua discurren siempre de una zona de baja concentración en solutos a una zona de altaconcentración en solutos (Ver Imagen 12).

Otros tipos de intercambio: la endocitosis y la exocitosis (Ver Imagen 13)

La endocitosisSe distinguen dos tipos de endocitosis (Ver Imagen 14):

v La fagocitosis corresponde a la captura de partículas sólidas más o menos grandes.v La pinocitosis corresponde a la captura de pequeñas cantidades de líquido extracelular.

La exocitosisPuede considerarse como el fenómeno inverso a la endocitosis; es un sistema que permite liberar las sustancias in-tracelulares al medio extracelular.

LA RESPIRACIÓN

Como consecuencia de la producción de una gran cantidad de energía, tiene lugar en la mitocondria. El combusti-ble que se utiliza es la glucosa, cuya degradación en presencia de oxígeno produce dióxido de carbono y agua (H2O).Esta reacción química, llamada de óxido-reducción, es la base del proceso de la respiración celular.

MANUAL DAE DE ENFERMERÍA. EIR •

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Imagen 12. Esquema del desplazamiento de las moléculas de agua a través de la membrana plasmática (ósmosis)

Agua

Imagen 13. Mecanismos de endocitosis y exocitosis Imagen 14. Endocitosis: utilización

Citoplasma

ExocitosisEndocitosis

Medio extracelular

Célula

Núcleo

Transferencia intracelular de una sustancia

Digestión de una sustancia captada por la célula mediante endocitosis

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DIFERENCIACIÓN DE LOS TEJIDOS DEL ORGANISMO

Cuando las células diferenciadas contraen vínculos estrechos con otras células diferenciadas semejantes, forman unaunidad llamada tejido.

LOS TEJIDOS EPITELIALES O EPITELIOS

La función de los epitelios de revestimiento consiste en proteger los tejidos subyacentes (Ver Imagen 15).

v Según la forma de las células se distinguen:• Epitelio pavimentoso: células aplanadas que forman un pavimento. • Epitelio cúbico: células tan altas como anchas.• Epitelio cilíndrico (o prismático): células alargadas.

v Según el número de capas celulares se distinguen:• Epitelio simple: una sola capa celular.• Epitelio estratificado: varias capas superpuestas.

El papel de los epitelios glandulares es elaborar sustancias útiles para el organismo (Ver Imagen 16). Las célulasglandulares se agrupan en órganos denominados “glándulas” y pueden adquirir formas diversas:

v Según la forma de las glándulas se distinguen:• Glándula tubular.• Glándula acinar.• Glándula trabecular.• Glándula reticular.• Glándula vesicular.• Glándula alveolar.

v Según el modo de secreción se distinguen:• Glándula exocrina:

- Apocrinas (EIR).- Holocrinas.- Merocrinas.

• Glándula endocrina.• Glándula mixta.

Los epitelios se sustentan siempre sobre un tejido conjuntivo a través de una membrana continua que asegura sucohesión: la membrana basal. Los epitelios no contienen vasos sanguíneos ni vasos linfáticos, de modo que recibenlos nutrientes del tejido conectivo subyacente mediante un fenómeno de difusión a través de dicha membrana.

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EIR

Epitelio pavimentosoestratificado

Epitelio pavimentososimple

Membrana basal Membrana basal

Tejido conectivo

Cilios vibrátiles

Membrana basal

Tejido conectivo

Epitelio cilíndrico(prismático estratificado)

Tejido conectivo

Epitelio cúbico simple

Membrana basal

Tejido conectivo

Imagen 15. Epitelios de revestimiento

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Variantes epiteliales

v El endotelio es un epitelio pavimentoso simple, compuesto por una capa delgada de células que tapizan el in-terior del corazón y de los vasos sanguíneos.

v La mucosa es una membrana de revestimiento de los órganos (EIR 10, 5) en relación con el medio ex-terno. Un ejemplo lo constituye la mucosa del tubo digestivo. En una definición precisa la mucosa incluye el epi-telio, la membrana basal, encima de la cual se sustenta, y el tejido conjuntivo subyacente.

v La serosa o membrana serosa, constituye un epitelio simple, pavimentoso, que se sustenta sobre su membranabasal y sobre una capa más delgada de tejido conectivo subyacente a la membrana basal. La membrana serosaes una membrana que recubre las vísceras (EIR 10, 5) y tapiza las cavidades que las alojan (estas cavidadesnunca comunican con el exterior). Las membranas serosas del organismo comprenden:• La pleura, que recubre los pulmones y tapiza la cavidad torácica.• El pericardio, que recubre el corazón.• El peritoneo, que envuelve las vísceras abdominales y tapiza el interior de la cavidad abdominal.• La vaginal-testicular, que recubre los testículos y tapiza el interior de sus bolsas.

EL TEJIDO CONECTIVO

Es un tejido formado por células poco diferenciadas y con abundante sustancia intercelular. Se encarga de unir o ligarentre sí a los demás tejidos, proporcionándoles sostén y nutrición. Es el tejido que tiene la distribución más ampliaen el organismo.

Los tejidos conectivos derivan del mesénquima, que es un tejido embrionario que deriva del mesodermo (hoja ger-minal media) (EIR 10, 5).

Los elementos del tejido conectivo son:

v Elementos celulares:• Los fibrositos, células fijas que no pueden efectuar ningún movimiento.• Los histiocitos, células móviles que poseen la capacidad de fagocitar.• Los adipocitos, que acumulan lípidos.

MANUAL DAE DE ENFERMERÍA. EIR •

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EIR

Imagen 16. Principales tipos de epitelio glandular

Glándula tubular recta Glándula acinar

Glándulaalveolar

Glándula trabecular reticulada

Glándula vesicular

Glándula con estructura difusaGlándula tubular en ovilloGlándula tubular contorneada

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v Elementos fibrosos:• Fibras de colágeno, proporcionan resistencia a la tracción. • Fibras de elastina, proporcionan elasticidad.• Fibras de reticulina (EIR), proporcionan unión a las demás estructuras.

Las clases de tejido conectivo comprenden:

v Laxo: cantidad equilibrada de células y fibras (Ver Imagen 17).v Denso: pocas células, pero muchas fibras (dermis, ligamentos, aponeurosis).v Elástico: red de fibras (paredes arteriales).v Adiposo: abundan adipositos.

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Imagen 17. Esquema del tejido conectivo laxo

• El interior de la célula está compuesto de dos grandes porciones: el citoplasma y el núcleo.

• La información genética necesaria para la formación de las proteínas está codificada dentro de la estructuradel ADN (ácido desoxirribonucleico) situado en el núcleo celular.

• Una célula es capaz de reproducirse. Al reproducirse transmite la totalidad de su material celular y, en particular,de su material genético, el ADN. La división celular se denomina mitosis.

Te conviene recordar

Bibliografía

• De la Fuente Ramos M (coord.). Enfermería médico-quirúrgica. Colección Enfermería S21. 2ª ed. Madrid:Difusión Avances de Enfermería (DAE); 2009.

• Investigación Biosanitaria de Andalucía Oriental (FIBAO). Medicina molecular: apoptosis. [En línea] [fecha deacceso: 1 de enero de 2014]. URL disponible en: http://medmol.es/glosario/60/

• Nguyen SH. Manual de Anatomía y Fisiología humana. Madrid: Difusión Avances de Enfermería (DAE); 2007.

• Vigué J (ed.). Atlas del cuerpo humano. Barcelona: Grupo Ars XXI de Comunicación; 2009.

Fibroblasto

Líquido intersticial

Histiocito

Fibra elástica

Fibras de colágeno

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