Citoplasma, Citoesqueleto e Inclusiones Citoplasmáticas PDF

Citoplasma, citoesqueleto e Inclusiones citoplasmáticas Tabla de contenidos Propiedades del CITOPLASMA CITOESQUELETO  Microtúbulos  Filamentos intermedios  Filamentos de actina Inclusiones citoplasmáticas T2 CITOPLASMA...

Citoplasma, citoesqueleto e Inclusiones citoplasmáticas Tabla de contenidos Propiedades del CITOPLASMA CITOESQUELETO  Microtúbulos  Filamentos intermedios  Filamentos de actina Inclusiones citoplasmáticas T2 CITOPLASMA Se denomina hialoplasma o matriz citoplásmica a la solución acuosa que contiene los componentes hidrosolubles (sales, metabolitos, gases, moléculas reguladoras, etc). ▪ Conecta con el interior del núcleo a través de poros nucleares ▪ Contiene enzimas (20% proteínas totales), que participan en: ▪ Metabolismo intermedio: ANABOLISMO (Biosíntesis de aa, enzimas, nucleótidos, AG, gluconeogénesis y CATABOLISMO (Glucólisis). Alberga las reacciones que rompen la mayoría de las moléculas en los monómeros que se utilizan después. ▪ Activación de aminoácidos para síntesis proteica ▪ Modificación de proteínas ▪ Contiene moléculas como ATP, GTP, de señalización intracelular (cAMP, cGMP, Ca2+, inositol trifosfato) ▪ Traducción de proteínas (ribosomas libres) y degradación ▪ Contiene el huso mitótico ▪ Actúa como tampón equilibrando el pH celular T2 CITOPLASMA QUÉ CONTIENE: 1. Orgánulos: 2. Maquinaria de traducción - Núcleo - Lisosomas Ribosomas - RE - Mitocondrias Factores de traducción - Golgi - Peroxisomas mRNAs - Endosomas - Inclusiones tRNAs 3. Citoesqueleto - Filamentos de actina - Microtúbulos - Filamentos intermedios - (Septinas) 4. Otras moléculas 5. Citosol Es la matriz acuosa del citoplasma. T2 CITOESQUELETO Red de filamentos proteicos que se localizan en el citoplasma y en el núcleo celular Su presencia es rasgo característico de las células eucariotas Proporciona organización estructural y funcional Cada tipo tiene una composición, distribución y función específicas. Filamentos de actina= Filamentos microfilamentos intermedios Microtúbulos Septinas El citoesqueleto es DINÁMICO, está en permanente remodelación. T2 CITOESQUELETO Red de polímeros proteicos que proporcionan soporte estructural a la célula, posicionan los orgánulos en el citoplasma y están implicados en funciones tan importantes como el movimiento, la división celular, o el transporte de vesículas. Posee un alto dinamismo: formación y destrucción de polímeros constante: capacidad de auto ensamblaje Tienen polaridad (actina y microtúbulos) FILAMENTOS (MICRO)FILAMENTOS MICROTÚBULOS INTERMEDIOS DE ACTINA (20-25 nm Ø) (8-12 nm Ø) (6-8 nm Ø) Tubulina Proteínas fibrosas Actina Se extiende desde el centro hacia la periferia Aparato contráctil muscular 13 protofilamentos de dímeros de tubulina T2 CITOESQUELETO En azul: actina En rojo: filamentos intermedios En verde: microtúbulos ~7 nm ~10-12 nm ~25 nm T2 CITOESQUELETO CITOESQUELETO: FUNCIONES Determinar la forma de la célula, contorno. Motilidad de la célula. Filamentos División celular. de actina Uniones celulares. Determinar la posición de orgánulos. Dirigir el transporte intracelular. Microtúbulos Conformar el huso mitótico durante la mitosis. Filamentos Resistencia mecánica. Intermedios T2 Citoesqueleto: MICROTÚBULOS Subunidad: heterodímero de tubulina (dimero de α y β – tubulinas) y proteínas MAP Son estructuras cilíndricas huecas formados por 13 protofilamentos con alternancia de α y β – tubulinas. Polaridad (extremo más y menos), se autoensamblan. FUNCIONES: Transporte de orgánulos y vesículas (la polaridad define la dirección de transporte). Forman el huso mitótico: movimiento cromosomas Forman estructuras fijas (axonema de cilios y flagelos). T2 Citoesqueleto: MICROTÚBULOS CENTROSOMA: es el centro organizador de microtúbulos (MTOC): aparece en la fase G1 (o G0) del ciclo celular.  Contiene dos centriolos, similares a cuerpos basales de cilios y flagelos  Controla el número de microtúbulos formados, su localización y orientación en el citoplasma.  Contienen estructuras anulares formadas por γ-tubulina (sitio de nucleación). T2 Citoesqueleto: MICROTÚBULOS Proteínas asociadas a los microtúbulos (MAPs) Motoras: consumen energía para desplazarse. Ex: movimiento de vesículas a través de los microtúbulos. - quinesina: desde el extremo – al extremo + de los microtúbulos. - dineína: dirección contraria, de ext + a ext –. No motoras: funciones estructurales (estabilización de microtúbulos). Ej: tau, se asocia a los microtúbulos de los axones neuronales, confiriéndoles estabilidad y permitiendo que se agrupen en haces paralelos. La hiperfosforilación: tauropatías. T2 Citoesqueleto: MICROTÚBULOS Agrupaciones complejas: dobletes y tripletes. Se dan para realizar funciones celulares especiales formando estructuras más complejas. CENTRIOLOS: 9 tripletes dispuestos en forma de cilindro. Los tripletes se unen entre sí por proyecciones proteicas de nexina. 2 centriolos en interfase: centrosoma, que se encarga de organizar los microtúbulos que forman el huso mitótico. CENTRIOLO CILIOS: proyecciones celulares en la superficie libre de la célula: 9 dobletes periféricos + 2 centrales (axonema). En epitelio respiratorio, para desplazar fluidos. FLAGELOS. Función motora. Espermatozoides: permiten desplazamiento. Axonema similar a los cilios. T2 Citoesqueleto: FILAMENTOS INTERMEDIOS Proteínas fibrosas de 8-12 nm de diámetro que aportan gran estabilidad estructural. Función estructural (no motora): soportar tensión mecánica (queratinas) No presentan polaridad ni necesitan ATP para polimerizar Ensamblaje de subunidades por fosforilación Composición proteica diversa que da lugar a muchos tipos de FI 2 Homodímeros Clase de filamentos intermedios Unidad estructural asociados de forma (PROTOFILAMENTO) antiparalela Nucleares Citoplásmicos Laminas nucleares Queratinas (resistencia mecánica) (forma del núcleo y andamiaje de la Epiteliales cromatina) Vimentinas (forma celular) Tej conjuntivo (mesenquimal) Desmina (soporte estructural) Músculo liso Neurofilamentos (rigidez y axón) Células nerviosas Proteína GFA (forma celular) Astrocitos T2 Citoesqueleto: MICROFILAMENTOS DE ACTINA Los filamentos de actina son polímeros helicoidales de G-actina (unidad globular). Son estructuras flexibles (6-8nm Ø) que se organizan en distintos tipos de paquetes lineales, redes bidimensionales y geles tridimensionales. Aunque están dispersos por toda la célula, se concentran más justo debajo de la membrana plasmática. Tipos de actina: - α: solo en células musculares - β: en el citoplasma de la mayoría de células no musculares (principalmente en la periferia) - γ: su localización suele coincidir con la β actina Nucleación de monómeros de actina globulares (Actina G) unidos en una doble hélice (Actina F) T2 Citoesqueleto: MICROFILAMENTOS DE ACTINA FUNCIONES: - Contracción del sarcómero de las células musculares esquelética - Contracción de las fibras de músculo liso - Mantenimiento de la forma celular - Participan en el movimiento de las células y la fagocitosis (formación de pseudópodos) - Forman el anillo contráctil en las células en división (citocinesis) - Forman estructuras rígidas (microvellosidades). - Facilitan el anclaje entre células vecinas (red intracelular que se une a las zónulas ocluyentes y adherentes). T2 Citoesqueleto: MICROFILAMENTOS DE ACTINA MICROVELLOSIDADES HACES CONTRÁCTILES LAMELIPODIOS Y FILOPODIOS ANILLO CONTRÁCTIL CITOPLÁSMICOS MICROVELLOSIDADES LAMELIPODIOS FILOPODIOS Conos de crecimiento y migración, Células epiteliales del tubo digestivo Células epiteliales y fibroblastos, redes de actina en fibroblastos (haces de actina) T2 Neutrófilo persiguiendo a una bacteria https://util.wwnorton.com/jwplayer?type=video&msrc=/wwnorton.college.protected.editorial/biology/mboc7/1601_neutrophil_chase.mp4&isrc=/wwnorton.college.prot ected.editorial/biology/mboc7/1601_neutrophil_chase.jpg&csrc=/wwnorton.college.protected.editorial/biology/mboc7/1601_neutrophil_chase.vtt T2 MIOSINA Proteína ubicua, muy abundante en células musculares lisas y estriadas. Interactúa con la ACTINA para realizar funciones motoras (contracción muscular) Capacidad ATPasa que le permite utilizar ATP como fuente de energía para cambiar conformación: desplaza los filamentos de actina en la contracción muscular Posee 3 dominios diferentes: - Dominio globular o CABEZA: capacidad motora - Dominio intermedio o CUELLO - COLA: variable en función de subtipo de miosina T2 ACTINA-MIOSINA CONTRACCIÓN MUSCULAR Las células musculares esqueléticas, cardíacas y lisas basan su mecanismo de contracción en la interacción molecular entre filamentos de actina y miosina. El músculo estriado esquelético es el responsable del movimiento voluntario. Está formado por fibras musculares: células multinucleadas que contienen en el citoplasma numerosas miofibrillas. Éstas están constituidas a su vez por unidades repetitivas de sarcómeros, que son las estructuras motoras del músculo basadas en filamentos de actina y miosina altamente organizados. Durante la contracción muscular, las bandas A no varían de longitud, a diferencia de las bandas I, que se acortan cuando la actina se desplaza sobre la miosina. T2 ACTINA-MIOSINA CONTRACCIÓN MUSCULAR https://www.youtube.com/watch?v=C4fmTtO1bbo T2 CONTRACCIÓN Ca2+ se une a troponina e MUSCULAR inicia el contacto actina- miosina. Necesita ATP T2 Citoesqueleto: MICROFILAMENTOS DE ACTINA ESPASMOS MUSCULARES O CALAMBRES Los espasmos o calambres se presentan cuando un músculo se tensiona (contrae) sin intención de tensarlo y no se relaja. Los calambres pueden comprometer todo o parte de uno o más músculos Es un acto repentino, sostenido e involuntario de un músculo o grupo de ellos, que puede causar un dolor leve o intenso, y que puede hacer que dichos músculos se endurezcan o se abulten. Puede darse a causa de una insuficiente oxigenación de los músculos o por la pérdida de líquidos y sales minerales como consecuencia de un esfuerzo prolongado, movimientos bruscos o frío. T2 Célula en cultivo. Microtúbulos (verde) y Filamentos de actina (rojo). DNA (azul) Célula en division. Microtúbulos del huso mitótico (verde) y rodeado de filamentos intermedios (rojo). DNA (azul) T2 INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS - Son acúmulos de sustancias orgánicas o inorgánicas, rodeadas o no de una envuelta proteica que se originan dentro del citoplasma bajo determinadas condiciones. - Se diferencian de los orgánulos porque no tienen actividad metabólica - Funciones: almacenan nutrientes y minerales, productos de excreción o gránulos de pigmento. 1. Glucógeno: pequeñas masas o rosetas electrodensas. Es fuente de almacenamiento de energía. 2. Gotas lipídicas: almacenamiento de triglicéridos y colesterol. 3. Lipofucsina: material granular electrodenso rodeado de membrana, son residuos de material no digerido. Más común en células quiescentes. T2 INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS: Gotas lipídicas Las gotas lipídicas están rodeadas por una monocapa de fosfolípidos Los lípidos se almacenan en forma de grasas neutras: Triglicéridos Ésteres de colesterol Normalmente líquidas a 37ºC Generadas en el Retículo Endoplasmático Tejido adiposo blanco (H/E) (40x). Tejido adiposo pardo (H/E) (40x). T2 INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS: Gránulos de glucógeno Musculo esquelético Formados por: Un componente proteico (glucogenina y glucógeno sintasa) Polisacárido de unidades de glucosa enrolladas y ramificadas sobre la proteína central Se sintetizan anclados a los filamentos de actina (glucógeno sintasa) y en su forma madura se liberan al citoplasma T2 INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS: Pigmentos de Lipofuscina Músculo cardíaco (H/E) (40x) Pigmentos de Lipofuscina Derivados de restos celulares, productos del metabolismo no degradados y acumulados. Color pardo En el músculo cardiaco, neuronas y hepatocitos Se acumula con la edad, son el contenido de lisosomas no degradados, productos de deshecho acumulados en células que no se regeneran  PREGUNTAS Y CONCEPTOS DE REPASO ¿Por qué los filamentos de actina poseen una marcada polaridad? ¿y por qué es importante para la contracción muscular? Qué bandas o zonas del sarcómero muscular modifican la longitud durante la contracción? ¿Cómo afectaría al movimiento de los cilios la eliminación de la nexina? Cuál es la función celular de la γ-tubulina?