Biología Celular - 1º Grado de Biotecnología - PDF

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Teoria-de-BIOLOGIA-CELULAR.pdf claudiiagd Biología Celular 1º Grado en Biotecnología Facultad de Ciencias Universidad de Córdoba Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 BIOLOGÍA CELULAR (contenidos teóricos) 1. INTRODUCCIÓN A LA CÉLULA 1.1. Teoría celular La biología celular es la disciplina en la que diferentes tipos de biología convergen en la célula y tiene un carácter dinámico. Se sustenta en:  1838. Schleiden: “todos los organismos vivos están constituidos por células”.  1839 Schwann: “la célula es la unidad morfológica y funcional”.  1855 Virchow: “Toda célula proviene de otra anterior”  1888 Cajal: “El tejido nervioso está formado por células (neuronas)” 1.2. Origen evolutivo Se cree que el origen de las células eucariotas se dio debido a las invaginaciones de la membrana plasmática, formando un sistema de endomembranas que creó la relación funcional del núcleo con el retículo endoplasmático, también formado por lisosomas. el aparato de Golgi, endosomas, etc. Por otra parte, el origen evolutivo de las mitocondrias fue a partir de las bacterias se cree que ocurrió por endosimbiosis, una simbiosis entre una célula procariota aeróbica y ancestros eucariotas aeróbicas hospederas. 1.3. Compartimentos de la célula Los compartimentos celulares son un conjunto de orgánulos con relación funcional y recibe una conexión específica con proteínas y lípidos. Por lo tanto, están totalmente separados, se relacionan entre ellos. 1.3.1 El núcleo y el citosol. Están intercomunicados por los poros nucleares y forman parte del mismo compartimento ya que durante la mitosis, la envoltura nuclear desaparece, al contrario que ocurre con el resto de los orgánulos. 1.3.2 Las mitocondrias 1.3.3 Los plastos 1.3.4 Los peroxisomas. 1.3.5 La relación con los lisosomas es que son sáculos con enzimas oxidativas (peroxisomas) o hidrolíticas (lisosomas). 1.3.6 El sistema de endomembranas Está en relación funcional con el retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas, endosomas y envoltura nuclear. 1 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 1.4. Tráfico intracelular de proteínas Las proteínas son las responsables de las funciones de la célula. Cada compartimento necesita sus proteínas específicas, sintetizadas en primer lugar en el citosol (a excepción de aquellas sintetizadas en mitocondrias y cloroplastos). Posteriormente se distribuirán por los distintos compartimentos mediante tres mecanismos comunicados entre sí. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 1.4.1. Transporte regulado, o gated transport: se realiza entre compartimentos equivalentes, a través de compuertas y es bidireccional 1.4.2. Transporte transmembrana: comunica departamentos no equivalentes y hay que cruzar una membrana, es unidireccional. Se lleva a cabo mediante complejos multiproteicos. En el proceso intervienen complejos de translocación y solo se pueden llevar a cabo cuando unas proteínas conocidas como proteínas chaperonas se unen lateralmente a la proteína en estado desplegado y la cede a los canales de translocación. 1.4.3. Transporte vesicular: caracteriza al sistema de endomembranas por la formación de vesículas desde un componente donador a un componente afector. Se diferencia el flujo de membrana anterógrado (flechas arriba) del retrógrado (flechas abajo). Los orgánulos están en equilibrio, sino desaparecerían o crecerían mucho. El interior de los orgánulos del sistema de endomembranas es equivalente a la superficie celular. 1.5. Péptido o secuencia señal y región señal (señales de destino). Las proteínas saben a dónde tienen que dirigirse según su señal de destino que se encuentra en la secuencia de aminoácidos. La estructura de una proteína tiene implicado su destino. En ausencia de señales de destino, será citosólica. 1.5.1. Región señal (signal patch): No es una secuencia concreta de aminoácidos, es una zona de la proteína que tiene un plegamiento determinado, detectado como señal. Si la proteína se desnaturaliza y se despliega, la región no tiene significado. Sin embargo, en el péptido señal, aún con la proteína desplegada, la señal prevalece. Tienen estructura terciaria o cuaternaria. Por ejemplo, marca proteínas cuyo destino son los lisosomas. Cuando la proteína pasa por el R.E. al Golgi, es reconocida en la cara cis, se le adhieren una segunda señal reconocida posteriormente en la cara trans (en vesículas) que la envía finalmente a los lisosomas. 2 Nacida para sacar matrículas, experta en tener que matricularme tres veces de lo mismo - coches.net Biología Celular Banco de apuntes de la a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 1.5.2. Péptido señal: Secuencia concreta de aminoácidos de longitud variable, entre 15- 20 aminoácidos, que en sí mismo tienen un significado, bien por los aminoácidos que los constituye o por sus propiedades físico-químicas. Normalmente están en el extremo de la proteína (NH2 o COOH) pero también pueden situarse en el centro. Muchas veces cuando la proteína llega a su destino, la enzima peptidasaseñal corta el péptido señal. Tipos de péptidos (péptido señal): Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. - Aminoácidos concretos: SKL (Ser-Lys-Leu) y KDEL (Lys- Asp-Glu-Leu). - Aminoácidos de un tipo: abundancia de aminoácidos con características fisicoquímicas similares. 2. (LAB) 3. MEMBRANAS CELULARES Las membranas son las responsables de delimitar los compartimentos celulares y delimita la célula de la matriz extracelular. Esta membrana restringe el paso de sustancias de afuera hacia el interior y viceversa, y protege de esta manera su integridad estructural y funcional. A través de la membrana plasmática es posible dar respuestas celulares, por tanto, esta estructura está implicada en la señalización celular. Las membranas son también indispensables para la compartimentación y especialización. No aíslan a los diferentes compartimentos, sino que los intercomunica. Hay diferentes tipos de membranas, pero todas tienen algo en común, su estructura, representada por el modelo del mosaico fluido, indica que todas las biomembranas están constituidas por:  Bicapa lipídica. Le da el armazón estructural y es responsable de varias funciones según la membrana.  Proteínas asociadas. Aparecen de manera dispersa, sin formar una capa continua. Sus componentes gozan de movilidad (excepto algunos componentes que se lo impiden).  Carbohidratos. Unidos covalentemente a los lípidos y a las proteínas. 3 Nacida para sacar matrículas, experta en tener que matricularme tres veces de lo mismo - coches.net a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 3.1. La bicapa lipídica En esta se encuentran lípidos organizados en dos capas formadas por moléculas anfipáticas, significa que tienen una parte hidrófila y otra hidrófoba. La hidrofóbica se encuentra con la otra parte hidrofóbica de la otra capa, para conseguir estabilidad. La base estructural de la membrana se divide en dos dominios: apical y basolateral. Los lípidos pueden ser de tres tipos: 3.1.1. Fosfolípidos. El ácido fosfatídico es la unidad básica del fosfolípido (AG+glicerol+fosfato). Son los más abundantes junto al colesterol, son los principales responsables de la estructura de la membrana y están formados por fosfato. Encontramos:  Los fosfoglicéridos. Formados por fosfato y glicerol (trialcohol), en las esterificaciones reaccionan los grupos ácidos con los alcoholes formando un enlace éster. Uno de los grupos alcoholes del glicerol está unido a un grupo fosfato y los otros dos a dos ácidos grasos. Al fosfato se le une el grupo de cabeza polar, la colina. Hay una curvatura en el ácido graso de una molécula debido al doble enlace que presenta en su cadena insaturada.  Fosfatidilcolina es el nombre que se le da a toda la molécula. La colina es una molécula de grupo amino cuaternario. La fosfatidilcolina tiene varios tipos según cuales sean los ácidos grasos que lo constituyen.  Fosfatidiletanolamina  Fosfatidilserina, tiene una característica especial que tiene una carga negativa neta, 1 carga negativa  El fosfatidilinositol, que es un alcohol cíclico que es muy importante de la diferenciación celular. Parte hidrofílica: colina, fosfato y glicerol.  Esfingomielinas. Tienen fosfato porque en estas no hay glicerol, vienen de la esfingosina que es un aminoalcohol de cadena larga. Que forma un enlace de un grupo amida y así se forma la esfingomielina. Son abundantes en las vainas de los axones de las neuronas. 4 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 3.1.2. Glucolípidos. La mayoría son esfingolípidos (esfingomielinas). Pero no tienen fosfato, en cambio tienen como cabeza polar un carbohidrato que pude ser un monosacárido llamado cerebrósido (galactocerebrósidos y glucocerebrósidos) o un oligosacárido (gangliósidos, que tienen muchos tipos), son importantes como punto de reconocimientos de virus y toxinas. ceramida (esfingosina+AG mediante enlace amida) (C) Carbohidrato con un grupo ácido, ácido-n-acetil-neuramínico 3.1.3. Colesterol. Es apolar. Es otro mayoritario de las membranas, 4 esteroideos planos derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno, que son anillos que se le unen una cadena hidrocarbonada corta y un grupo OH (círculo rojo de la imagen), que es la parte hidrofílica de la molécula que le permite movilidad y rapidez en la membrana. Se coloca entre las colas hidrofóbicas de los fosfolípidos y su grupo hidrofílico interactúa con las cabezas polares. Ocupan los huecos de la membrana. 5 Nacida para sacar matrículas, experta en tener que matricularme tres veces de lo mismo - coches.net a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 Propiedades de los lípidos de membrana:  Autoensamblado. En solución acuosa los lípidos de membran buscan la estructura fisicoquímica más estable. Los lípidos se ensamblan formando bicapas en un medio acuoso (núcleo hidrofóbico). Además, forman micelas. CUESTIONARIO: Si mezclamos fosfolípidos anfipáticos con agua, éstos formarán de manera Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. más o menos espontánea bicapas lipídicas.  Autosellado. Es básica ya que delimita compartimentos celulares ya que hay una parte que no pude estar en contacto con el exterior por lo que tiende a cerrarse. Una estructura plana es desfavorable porque los bordes quedan expuestos al agua. Se colocan espontáneamente formando esferas, ensamblándose para formar estructuras que separen los 2 compartimentos.  Fluidez. Los lípidos gozan de capacidad de movimiento. 4 tipos: El movimiento de difusión lateral. Dentro la mitad que ocupan se pueden mover lateralmente. Intercambio de una posición con otro lípido. Movimiento de rotación. Rotan en torno a su eje mayor. Movimiento de flexión de las colas. El núcleo hidrofóbico rota/gira provocando la vibración de las colas. Movimiento de flip-flop. Los lípidos cambian de una hemicapa a otra. Termodinámicamente es negativo. En la célula si ocurre gracias a unas enzimas llamadas a las flipasas (Aparato de Golgi) que actúan sobre fosfolípidos y las escramblasas (R.E) que están scrambled. El colesterol sirve para los cambios de estructura de una membrana gracias a sus propiedades.  Rigidez. Factores que la regulan: o Químicos. A mayor temperatura hay mayor fluidez; ya que aumentan las interacciones entre moléculas. o Bioquímicos. Longitud de las cadenas hidrocarbonadas porque si hay más interacción entre las colas de ácidos grasos, menos fluidez. A menor longitud, las interacciones hidrofóbicas son más débiles y hay mayor fluidez. Las cadenas saturadas tienen menos fluidez, las membranas más insaturadas son más fluidas. o Colesterol. Regula la fluidez: no permite la interacción entre las cadenas insaturadas, por lo que aumenta la rigidez. Se pueden cristalizar las membranas que tengan colas muy saturadas, el colesterol la aumenta. Además, es la base para la síntesis de hormonas.  Asimetría. En una bicapa su composición de una mitad es diferente a la de la otra. Cara E y cara P (hacia el citosol), el interior de una vesícula equivale al exterior 6 Nacida para sacar matrículas, experta en tener que matricularme tres veces de lo mismo - coches.net a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 celular. Hay un gradiente de asimetría, las enzimas escramblasas del R.E liso, las menos asimétricas, las que más son las del Aparato de Golgi y la de la membrana. En la P las que no tiene grupo amino cuaternario. En la apoptosis se produce porque tiene fosfatidilserina fuera en la membrana. La E está formada por glucolípidos y mayoritariamente, por fosfolípidos con cabeza polar colina (fosfatidilcolina y esfingomielina). La cara P (Proto) es equivalente al exterior de la vesícula. Está formado por mayoritariamente fosfolípidos de grupo amino primario (fosfatidiletanolamina y fosfatidilserina). 3.2. Proteínas de membrana Las proteínas de membrana son las principales responsables de la funcionalidad de la membrana. Tipos de proteína de membrana:  Proteínas intrínsecas o integrales. Fuertemente unidas a la membrana que para extraerlas hay que destruir la bicapa lipídica, utilizando las enzimas llamadas detergentes. o Transmembrana. La cadena polipeptídica supera o cruza la bicapa lipídica. Puede ser de paso único (1) o de multipaso (2). Tiene dominios transmembranas que son zonas cuyas conformaciones son en forma de hélice, extra o intracelular. En esta se encuentran los aminoácidos apolares que tienen cadenas hidrofóbicas, que permiten la interacción de la proteína con la bicapa (4). Polipéptido en forma de hélice que es anfipática. o No transmembrana. Los que se unen a la cara P, se unen a un grupo prenilo o a un ácido graso. Mientras tanto, los de la cara E, se unen a un lípido complejo. Están unidas mediante enlace covalente a la membrana. (GPI) Se sintetizan en el citosol. Una proteína que está en la cara interior de la vesícula se localiza en la externa. En el retículo se sintetizan unas proteínas que tienen una orientación concreta según el mecanismo que se utilice aa insertarlas, estas proporcionan asimetría a la membrana.  Extrínsecas o periféricas. Se extraen utilizando sales, están asociadas a las proteínas integrales por interacciones (hidro) electroestáticas. Las cargas de las proteínas dependen del pH. Si una proteína le cambias el pH, esa proteína se suelta. Se encuentran en ambos lados de la membrana. No hay que destruir la bicapa para sacarla, la intrínsecas sí. 7 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 Respecto a la fluidez las proteínas también se pueden mover girando o el movimiento lateral, (flip-flop No) siempre que no haya nada que lo interrumpa. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 3.3. Carbohidratos. Forman parte de glicoproteínas o glicolípidos. Proteoglucanos. Una parte proteína y otro carbohidrato. Pueden tener un desarrollo tan grande que forman estructuras muy importantes conocido como glucocálix, en el reconocimiento celular. Siempre forma parte de la cara E. 4. TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANAS. La membrana delimita y caracteriza al compartimento gracias al autosellado. Existe una comunicación entre un lado y otro. Hay varios sistemas de transporte para esa comunicación: 4.1. Propiedades de la bicapa lipídica en cuanto al flujo de sustancias. Moléculas que se diferencian al cruzar la membrana:  Moléculas hidrofóbicas. Como las orgánicas, apolares e hidrofóbicas mediante la difusión simple, que consiste en un proceso fisicoquímico mediante el cual una sustancia pasará de un lado dónde hay más a dónde hay menos.  Moléculas pequeñas polares SIN CARGA. Cruzan la bicapa con dificultad, pero al ser pequeñas compensan esa dificultad. En la mayoría de las ocasiones no hace falta ningún sistema de transporte.  Moléculas grandes polares SIN CARGA. Su tamaño le impide cruzarla, hace falta sistema de transporte (transportadores de glucosa).  Iones. Moléculas pequeñas, pero con carga (cationes y aniones). Se encuentran altamente hidratadas por lo que parecen mucho más grande de lo que parecen debido a la capa que se forma de agua a su alrededor (impermeables). Necesitan transportadores. 8 Nacida para sacar matrículas, experta en tener que matricularme tres veces de lo mismo - coches.net a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 4.2. Tipos de comunicación a través de membrana: 4.2.1. Difusión simple (no es transporte). 4.2.2 Transporte pasivo. (difusión facilitada) No necesitan energía y siempre se produce a favor de gradiente, de donde hay más a donde hay menos. Se lleva a cabo a través de proteínas de transporte a través de membrana, que todas tienen una característica común: todas son proteínas transmembrana multipaso. Sólo así dejan una vía o una ruta para que el soluto la cruce. Dependiendo de su mecanismo Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. utilizamos:  De canal (canales). Funcionan como poros que al menos se pueden encontrar en dos estados, abierto o cerrado. Mientras esté abierto los solutos pasarán por MEDIO PASIVO A FAVOR DE GRADIENTE. Es una apertura transitoria. Todos median EL PASO DE IONES. Tienen una propiedad conocida como selectividad iónica, de un determinado ion o iones determinados. Hay diferentes tipos de canales según sus propiedades: o Selectividad iónica: Existen canales para iones concretos o como mucho para una familia de iones muy parecidos en carga y tamaño (protones, de sodio, de potasio, etc). Dependiendo del estímulo que provoque la apertura del canal diferenciamos los siguientes:  Cambio de voltaje en la membrana: abren los canales conocidos como canales dependientes de voltaje. Ejemplo: los que actúan en la transmisión del impulso nervioso  Canales dependientes de ligando: es la unión intra o extracelular de ligando. Ejemplo: neurotransmisores. o Perturbación mecánica: Como las células ciliadas de nuestro oído y el cambio de presión. En animales, el ión Na+ es transportado. Debe haber una mayor concentración fuera que dentro de la célula. SI ocurriera al revés, se llenaría de agua la célula. En plantas, en vez de bomba Na-K, es una bomba de protones.  Transportadores (carrier). Controlan o median tanto transporte pasivo como activo. Son proteínas que en la membrana alternan entre dos estados conformacionales. Hay un estado A en el cual unen el soluto a un lado de la membrana, pero experimentar un cambio de conformación que provoca que pasen a un estado B en el cual el soluto mira hacia el lado contrario de la membrana. Este cambio de conformación se produce de manera continua. Este tipo de proteínas pueden también participar en el transporte activo. Sin embargo, en el pasivo, estas proteínas cambian de conformación aleatoriamente, sin necesitar energía. En el transporte activo requieren de energía para el cambio de conformación. Un transportador activo se rige por los mismos principios, pero en ausencia de ATP no experimenta los cambios conformacionales. El pasivo se produce gracias a las PERMEASAS. Pero puede ocurrir que necesite energía (hidrolizar ATP) para que ocurra ese cambio conformacional. 9 Nacida para sacar matrículas, experta en tener que matricularme tres veces de lo mismo - coches.net a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 4.2.3 Transporte activo. Necesita energía para que la célula mueva solutos de donde hay menos a donde hay más, en contra de gradiente.  Hay distintos tipos de transportadores activos, según de donde venga la energía (luz, hidrólisis ATP): o Bombas (iónicas). Acoplan la hidrólisis del ATP al transporte activo primario de un soluto. Llamadas también ATPasas. Bomba sodio-potasio, ATPasas de calcio, de potasio, de sodio… o Transportadores acoplados. No hidrolizan ATP, mueven 2 iones a la vez. Es el transporte activo secundario porque utiliza la energía de una bomba. Necesita que algo establezca un gradiente para que el transporte suceda. o Luz: puede suministrar energía suficiente para promover algunos tipos de transportes.  Otra clasificación, según cómo se pueden dividir según el número de solutos muevan: o Uniportadores pasivos o activos. Única dirección. o Transporte acoplado o cotransporte. Siempre activo  Simporte. Solutos en la misma dirección o sentido.  Antiporte. Solutos en diferente dirección (sentido contrario). 10 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 5. Especializaciones de la membrana plasmática. Las células (a excepción de las sanguíneas) forman tejidos (conjuntos cooperativos) y tienen regiones especializadas en la membrana para comunicarse entre sí o con la matriz (uniones célula-célula o uniones célula-matriz). En estas uniones están implicadas proteínas transmembrana Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. especiales. La unión entre dos proteínas del mismo tipo es homofílicas y de diferente tipo son heterofílicas. Las uniones son interacciones fuertes y estables a través de estructuras visibles. Las adhesiones tienen la misma o similar base molecular. Sin embargo, están menos desarrolladas y no son tan estables. Se pueden clasificar según la funcionalidad:  Uniones oclusivas o estrechas. (Sellaje) Son uniones que cierran el espacio extracelular  Uniones de anclaje. (Anclaje o función mecánica) Son uniones que permiten que interaccionen fuertemente entre sí células o junto a la matriz extracelular.  Uniones de comunicación. (Comunicación). Uniones formadoras de canal o de señal. 5.1. Uniones oclusivas o estrechas (tight function). Unión hermética. Son exclusivas de los epitelios, son responsables de la diferenciación a un lado y otro del epitelio, separan fluidos de distinta composición. Las proteínas de membranas pueden difundir, pero no cruzarla, lo que si pueden hacer las uniones por los llamados dominios celulares. Dominio: parte de algo que tiene una función específica. Este tipo de uniones sellan los espacios extracelulares impidiendo el paso libre de sustancias entre las células. Hay otra función a nivel celular, las funciones estrechas separan dominios de membranas, restringen el movimiento de las proteínas en las membranas. Existen dos dominios marcados y diferenciados por las uniones estrechas, el dominio apical y el basolateral. Las uniones estrechas se localizan cerca del apical, por lo que impiden el paso de solutos y delimitan los dominios de membranas. Forman una cinta o banda que rodea todo el perímetro celular. Son unas uniones conocidas como zónula occludens (oclusiva). Mediante técnicas de criofractura, unas hileras se unen unas con otras, se anastomosan. Las membranas plasmáticas se fusionan, las dos caras E se unen. Criofractura: congelar un tejido y romperlo en medio de una bicapa y permite ver la superficie mediante el sombreado de metales pesados, se generan sitios de sombra al azar un chorro de iones metales pesados evaporados, se deposita una capa de carbono y se observa la muestra. Da un efecto tridimensional, se puede ver una cinta que rodea todo el perímetro celular y se ven unas hileras que se unen unos con otros, formadas por hileras de unas proteínas transmembrana que pertenecen a dos tipos: claudinas y ocludinas, que son multipaso, que tienen 4 dominios transmembrana. Estas se unen a una proteína de otro 11 Nacida para sacar matrículas, experta en tener que matricularme tres veces de lo mismo - coches.net a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 tipo, por lo que cierra el espacio celular y son uniones homofílicas. Estas uniones se refuerzan aún más mediante unas proteínas del citoesqueleto de actina, al unirse a unas proteínas adaptadoras conocidas como ZO (zónula occludens). Tiene que haber una proteína intermediadora para unir las proteínas de la unión y el citoesqueleto. *Las uniones pueden ser homofílicas o heterofílicas. La integridad de la unión depende de la presencia de calcio, es fundamental porque si hay poca cantidad, se debilita. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 5.2. Uniones de anclaje Son abundantes en tejidos que sufren tensiones, como la epidermis o el tejido cardíaco. Además de su función básica, es decir, unir mecánicamente las células entre sí o con la matriz, son también vías de comunicación intracelular. Todas tienen la misma estructura básica: los filamentos del citoesqueleto se unen a proteínas intracelulares de adhesión o adaptadoras, y estás a su vez a transmembrana de unión que se unirán a otra proteína en la célula contigua o a la matriz. Es una unión homofílica. El citoesqueleto tiene una unión lateral en las uniones célula-célula, en la unión célula-matriz es en los extremos del citoesqueleto. Estas uniones se pueden clasificar dependiendo cuántos elementos del citoesqueleto hay:  Filamentos de actina  Filamentos intermedios  Microtúbulos (forman parte del citoesqueleto, pero no participan en la unión) Tipos de uniones de anclaje:  Célula-célula (homofílica) o Unión adherente (Zonula adherens). Forma una unión continua a lo largo del perímetro de la célula. Se encuentra a continuación de la zona occludens y se encuentran unas proteínas llamadas cadherinas que establecen la unión, proteínas de adhesión dependientes de calcio; estas se unen mediante uniones homofílicas a otras cadherinas de la célula contigua. Hay bastantes proteínas adaptadoras pero las más importantes son las caterinas. Las transmembranas son de paso único. El calcio hace que la Caterina sea rígida, más fuerte será cuanto mayor número de moléculas de esta haya, sin el calcio no se pueden unir. o Desmosoma (Macula adherens). Desde el punto de vista molecular, la caterinas de los desmosomas son diferentes tipos, aunque de la misma familia. Se unen a las otras caterinas. Pero intervienen filamentos intermedios. Además, las proteínas adaptadoras son diferentes, que se organizan formando una capa celular formando desmosomas.  Célula-matriz extracelular (heterofílica) o Contacto focal. Las integrinas se encargan de la unión, se unen a la actina de la matriz celular, mediante una unión heterofílica y también depende de calcio. Las proteínas adaptadoras en esta unión son muchas que intervienen, las más características son la carina, visculina, quinasa de las adhesiones focales (fosforila diferentes sustratos proteicos según como se unen a un sustrato concreto). o Hemidesmosoma. Se unen a proteínas de la matriz extracelular mediante uniones heterofílicas. Proteínas de anclaje como la plectina. 12 Nacida para sacar matrículas, experta en tener que matricularme tres veces de lo mismo - coches.net a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 5.3. Uniones de comunicaciones La unión de seis proteínas conexinas por célula, forman los conexones, una célula se conecta a la otra mediante un canal entre dos conexones. Cualquier metabolito de bajo peso molecular pasa libremente, de esta manera las células están acopladas (lo que pasa en una se lo comunica a la otra). Se conocen también como sinapsis eléctricas entre los citoplasmas (banco de peces). Tienen como función establecer una comunicación entre células. Si las observamos al microscopio electrónico, aparecen como acercamientos a la membrana plasmática, pero sin llegar a fusionarse, como ocurre en las uniones estrechas. Corren en paralelo durante un trayecto dejando un espacio entre ellas de 2 a 4nm. En ese espacio se observan partículas de proteínas que se acumulan en la región donde se establece la unión. Estas partículas globulares son canales constituidos por hexámeros (conexones). Cada conexón está formado por seis conexinas. Los conexones se alinean formando un poro continuo de 1’5nm con consecuencias funcionales para la célula muy importantes. Además, permite el paso de metabolitos de tamaño inferior a 1000Da (Dalton). Estas células están acopladas eléctrica y metabólicamente. Comparten sustancias que atraviesan los conexones, de forma que las células de un tejido pueden responder conjuntamente a un estímulo. 5.4. Otras especialidades de la membrana Microvellosidades. Son expansiones con forma de guante que se van a encontrar en el dominio apical. Están estabilizados por un haz de filamentos de actina y finalizan en la zónula adherens. Su objetivo es el aumento de la superficie. 13 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 6. Matriz extracelular Es una red muy compleja de proteínas y carbohidratos que rellena los espacios existentes entre las células y crea un ambiente adecuado dónde las células pueden vivir. Dónde más desarrollada está es en los tejidos conjuntivos, tiene un papel clave en el cartílago, los huesos, etc. Todo depende de la función que tenga. Tiene una característica muy importante que es la lámina basal, está debajo de todos los epitelios, cuya interacción es esencial. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 6.1. Composición Está formada por tres componentes que proceden de secreción local de las células en las que se apoyan. Fabrican tres tipos de componentes:  Componente fundamental. Son del tipo de los glicosaminoglicanos (GAG), unido a proteínas (proteoglucanos), forman una sustancia fundamental altamente hidratada cuya función es mantener la sustancia fundamental, el gel que le confiere una propiedad mecánica, resistencia a la compresión. Son moléculas muy electronegativas, va a atraer al sodio fuera de la célula y dentro al potasio. A la misma vez se retienen grandes cantidades de agua. Por lo que tiene un gran nivel de hinchamiento en el que se almacena agua ya que la matriz retiene el sodio. Los líquidos no son compresibles y el componente fundamental resiste una gran compresión porque está altamente hidratado. Otra función es la de rellenar espacio, ya que los GAG son muy rígidos y no se pueden plegar, por lo que ocupan mucho espacio. Hay unas proteínas que pueden inhibirse mutuamente con los proteoglucanos. Proteasas celulares y factores de crecimiento.  Componente fibroso. Confiere propiedades estructurales y mecánicas. Ejemplos son el colágeno (proporciona resistencia a las fuerzas de tracción) y la elastina (confiere propiedades elásticas).  Proteínas multiadhesivas. Cohesionan componentes de la matriz entre sí y con la célula. Son glicoproteínas de tamaño variable y son poliméricas con varios dominios funcionales separados por regiones flexibles, que median la unión según el componente. Secuencia RGD de unión a las integrinas de la membrana plasmática. 6.2. Tipos de glicosaminoglicanos Está compuesto por una familia carbohidratos lineales y no ramificados con muchas cargas negativas. Consiste en la repetición de un determinado disacárido, en este hay un ácido urónico (azúcar ácido con grupo carboxilo) y un aminoazúcar. Se sintetizan uno a uno alternativamente en el aparato de Golgi. Sus funciones derivan de su estructura molecular. Depende de su longitud, de los azúcares que lo compongan, del número y la localización de grupos sulfato y de los enlaces que se establecen: 14 Nacida para sacar matrículas, experta en tener que matricularme tres veces de lo mismo - coches.net a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003  Ácido hialurónico. *No tiene grupo fosfato. *Es el más largo de todos, con 50.000 repeticiones. *Es el único que NO se une covalentemente a proteínas. *No se sulfata  Dermatán sulfato y condoitrín. N hasta 250  Queratán sulfato. N entre 15-30  Heparina (anticoagulante) y heparán-sulfato. 6.3.Proteoglucanos Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Tienen una parte proteica y otra carbohidratada. La fracción proteica se sintetiza en el RER. Esta proteína es enviada en vesículas al Golgi, donde se le añade la fracción glucosídica (carbohidratada). Lo primero que se le añade es un tetrasacárido de unión (xilosa-galactosa-galactosa-glucosa). Tras este proceso se le añade el glicosaminoglicanos (GAG). Estos carbohidratos se unen monosacárido a monosacárido por un proceso de O-glucosilación. El tetrasacárido y el glicosamino se unen al –OH de la proteína. Los proteoglucanos se encuentran también como proteínas integrales de la membrana plasmática. Los proteoglucanos de la matriz pueden ser:  Agrecano: es el más grande, tiene tendencia a formar agregados. Tiene una gran proteína central a la que se le unen más de 100 cadenas de glicosaminoglicanos. Pueden formar agregados aún más grandes por su unión al ácido hialurónico por enlaces no covalentes. El tamaño puede llegar a ser similar al de una bacteria. Su función es ocupar espacios y permite el flujo de metabolitos por los espacios hidratados que genera.  Decorina: recubre o decora la superficie de las fibras de las moléculas de colágeno. Es mucho más pequeña, tan solo la forma una cadena de glicosaminoglicanos. Los proteoglucanos pueden ser proteínas integrales de la membrana plasmática, por ejemplo: los fibroglicanos o los sindecanos. Los sindecanos tienen una cadena polipeptídica transmembrana. La proteína central es transmembrana unipaso. Tienen un dominio extracelular, un dominio intracelular (que interacciona con el citoesqueleto), y un dominio transmembrana. Se le unen tres cadenas de heparan sulfato. Por el dominio citoplasmático pueden interaccionar con moléculas que intervienen en procesos de señalización celular. 15 Nacida para sacar matrículas, experta en tener que matricularme tres veces de lo mismo - coches.net a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 6.4. Funciones de la sustancia fundamental  Formar una matriz altamente hidratada que proporcione resistencia a la compresión.  Estas sustancias (glucosaminoglicanos) no son flexibles y son rígidos, por lo tanto ocupan mucho espacio en relación a su tamaño, incluso a bajas concentraciones tienden a formar geles muy hidratados. El motivo por el que estén altamente hidratadas es por la abundancia de cargas negativas (COO- y SO3-) que hacen que retengan una gran cantidad de iones +. El principal ión extracelular es el Na+, el ión sodio por su efecto osmótico va acompañado del agua, por eso está tan hidratada la matriz. Este estado de hidratación le da resistencia a la compresión.  Estos geles acuosos crean un microambiente muy hidratado alrededor de la célula, necesario para la difusión de muchos metabolitos o nutrientes. Esta función general no explica la enorme variedad de glicosaminoglicanos y proteoglucanos que hay, eso nos lleva a pensar la existencia de funciones específicas.  Algunos proteoglucanos pueden actuar como filtro molecular, concretamente el perlecano (interviene en el proceso de formación de la orina) está en grandes cantidades en la lámina basal.  Regulan, tanto proteoglucanos como glucosaminoglicanos, la actividad de proteínas extracelulares (Ejemplos: proteasas, factores de crecimiento). Esto puede tener distintas consecuencias: puede retenerlos en la matriz y de esta manera la matriz se constituye como una reserva, puede limitar la acción de las proteasas, evitando que se expanda. También las células secretan inhibidores de proteasas.  Algunos protecoglucanos actúan como correceptores. Ejemplos del FGF (factor de crecimiento de fibroblastos), EGF, PDGF, IG. 16 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10834003 7. Matriz extracelular II 7.1. COLÁGENO  Estructura molecular del colágeno (Tropocolágeno) Es una familia de proteínas exclusiva de animales. En los mamíferos, es la proteína más abundante (25%). Es secretada fundamentalmente por las células del tejido conjuntivo, los fibroblastos. Además, Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. cuando se hierve, se desnaturaliza y se convierte en gelatina. Su estructura es una triple hélice, superenrollamiento de tres cadenas alfa, trenzadas entre sí. - Glicina. se encuentra muy presente en el colágeno. Hay 1 glicina/ 3 aminoácidos. Normalmente, las dos restantes son prolinas y lisina. Estos son los tres aminoácidos más abundantes del colágeno. Frecuentemente las vamo