Resumen Biología Celular B 91 (PDF)

M E N COMPL S U E TO R E BIOLOGÍA CELULAR B 91 Modalidad UBA XXI @lu.apuntes  1 RESUMEN DE BIOLOGÍA CELULAR B 91 – ÍNDICE 1º PARCIAL Bloque 1: Características de los seres viv...

M E N COMPL S U E TO R E BIOLOGÍA CELULAR B 91 Modalidad UBA XXI @lu.apuntes  1 RESUMEN DE BIOLOGÍA CELULAR B 91 – ÍNDICE 1º PARCIAL Bloque 1: Características de los seres vivos / Niveles de organización de la materia / Teoría Celular y Endosimbiótica / Clasificación de seres vivos ---------------------- pag 2 Bloque 2: Introducción a conceptos de química /Agua / Grupos funcionales -- pag 6 Bloque 3: BIOMOLÉCULAS (Lípidos, Proteínas, Carbohidratos, Ác.Nucleicos) -- pag 8 Bloque 4: Microscopía / Técnicas de estudio en Biología Celular ---------------- pag 13 Bloque 5: Célula eucariota y procariota / Virus-viroides-priones / Bacterias -- pag 16 Bloque 6: Membrana plasmática / Mecanismos de transporte ------------------- pag 24 Bloque 7: Sistema de Endomembranas ------------------------------------------------- pag 32 Bloque 8: Citosol, citoesqueleto y matriz extracelular (motilidad celular) ----- pag 42 2º PARCIAL Bloque 9: Metabolismo / Bioenergética / Enzimas ---------------------------------- pag 55 Bloque 10: Mitocondria – Respiración Celular ---------------------------------------- pag 59 Bloque 11: Comunicación celular / Muerte celular: Apoptosis y Necrosis ----- pag 65 Bloque 12: Núcleo, envoltura y poro nuclear ----------------------------------------- pag 76 Bloque 13: Cromosomas, genoma y cariotipo ---------------------------------------- pag 81 Bloque 14: Ciclo Celular y su regulación ----------------------------------------------- pag 86 Bloque 15: Replicación, Transcripción y Traducción del ADN -------------------- pag 90 Bloque 16: Regulación de la expresión génica --------------------------------------- pag 101 Bloque 17: Mitosis y Meiosis / Gametogénesis / Diferenciación celular ------ pag 104 Advertencia: Esta obra está protegida por derechos de propiedad intelectual. Cualquier uso fuera de los límites establecidos por la legislación vigente, sin el consentimiento del autor, es ilegal. Esto se aplica en particular a la reproducción, divulgación, reventa o cualquier otro sistema de exposición de información. Todos los derechos reservados. Hecho de depósito que establece la Ley 11.732  2 1º PARCIAL BLOQUE 1 CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS 1) Están formados por 1 o más células (pueden ser unicelulares/pluricelulares). 2) Organización y complejidad en los elementos que los componen. 3) Sistemas abiertos: Intercambian materia y energía con su medio externo. 4) Metabolismo: Conjunto de reacciones químicas y de transformaciones de energía que ocurren en la célula. Hay dos tipos: Anabolismo (síntesis): proceso metabólico para construir la materia. Catabolismo (degradación): proceso metabólico en el que las moléculas complejas se transforman en moléculas sencillas. 5) Homeostasis: Mantienen su medio interno constante y estable para resguardar su identidad bioquímica y funcional pese a los cambios externos. 6) Irritabilidad: Capacidad de responder a estímulos internos o externos. 7) Crecen y se desarrollan: Presentan cambios que se producen a lo largo de la vida del individuo. 8) Reproducción: Dejan descendencia de la misma especie. 9) Se adaptan y evolucionan: Adquieren nuevas características favorables para los requerimientos del ambiente en el que viven. Si estas características se heredan, quiere decir que evolucionan. 10) Autopoyesis: Capacidad de generar sus propios componentes. Ejemplo: célula que sintetiza sus macromoléculas.  3 NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA 1) Nivel subatómico (Protones, neutrones y electrones) 2) Átomos MATERIA (C, H, O, N, P, S, etc.) INERTE 3) Moléculas (H2O, CO2, HClO, H2, etc.) 4) Organelas (RE, Golgi, mitocondria, cloroplasto, etc.) 5) Células (Eucariota animal/vegetal - Procariota) 6) Tejidos (Nervioso, muscular, epitelial, etc.) INDIVIDUO 7) Órganos VIVO (Cerebro, corazón, hígado, etc.) 8) Sistemas (Sist. digestivo, nervioso, cardiovascular, etc.) 9) Organismo (Todos los seres vivos) 10) Población 11) Comunidades AGRUPACIONES DE ORGANISMOS 12) Ecosistemas 13) Biosfera Resumen: 1- SUBATOMICO 5- CÉLULAS 10- POBLACIÓN 2- ÁTOMO 6- TEJIDOS 11- COMUNIDADES 3- MOLECULAS 7- ORGANOS 12- ECOSISTEMAS 4- ORGANELAS 8- SISTEMAS 13- BIOSFERA (materia inerte) 9- ORGANISMO (individuo)  4 TEORÍA CELULAR TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA Postula que: Explica el origen de MITOCONDRIAS en las células eucariotas y CLOROPLASTOS en las 1) La célula constituye la mínima unidad células eucariotas vegetal. Se cree que antes funcional de vida de todos los organismos eran bacterias aeróbicas. vivos. 2) Una célula realiza todas las reacciones Las células procariotas de mayor tamaño químicas necesarias para el fagocitaron las bacterias aeróbicas más mantenimiento de la vida. pequeñas, sin digerirlas, incorporándolas en su 3) Todas las células se originan de otras citosol. Las células pequeñas se beneficiaron al células preexistentes. tener protección y nutrientes, mientras que las 4) Las células contienen material genético grandes se beneficiaron al poder utilizar que se transmite generación tras oxigeno → relación simbiótica. generación. EVIDENCIA: 1- Cloroplastos y mitocondrias con ADN propio y doble membrana. 2- Ambos se reproducen por fisión binaria. 3- Poseen proteínas bacterianas en sus membranas CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS Los seres vivos pueden clasificarse según… Nº DE CÉLULAS: Unicelulares: Formados por una célula. Pluricelulares: Formados por varias células. NUTRICIÓN: Heterótrofos: Incorporan moléculas orgánicas del ambiente exterior, las cuales degradan para obtener energía y componentes para su estructura. Estos organismos incluyen a los animales, los hongos y muchos unicelulares. Autótrofos: Capaces de sintetizar moléculas orgánicas ricas en energía a partir de sustancias inorgánicas simples y, por lo tanto, no requieren moléculas orgánicas del exterior. PRESENCIA DE NÚCLEO VERDADERO: Reproducción por Eucariotas: Poseen núcleo. Su ADN es lineal y está unido a proteínas fuertes (histonas). mitosis o meiosis El núcleo está rodeado por una envoltura nuclear que lo separa del resto de la célula. Procariota: Sin núcleo. Material genético formado por una sola molécula circular Reproducción por fisión binaria débilmente asociada a proteínas. El ADN se agrupa en una zona llamada nucleoide. Sin compartimentos.  5 TAXONOMÍA: REINOS: MONERA: Unicelulares / Procariotas / Autótrofos y heterótrofos PROTISTA: Uni o pluricelulares / Eucariotas / Autótrofos y heterótrofos FUNGI: Uni o pluricelulares / Eucariotas / Heterótrofos PLANTAE: Pluricelulares / Eucariotas / Autótrofos ANIMALIA: Pluricelulares / Eucariotas / Heterótrofos  6 BLOQUE 2 INTRODUCCIÓN A CONCEPTOS DE QUÍMICA Definiciones importantes ÁTOMOS: Mínima porción de materia que puede existir en estado de libertad. MOLÉCULA: Mínima porción de sustancia que puede existir conservando sus propiedades. Uniones químicas: Formación de moléculas (agregados estables) donde los átomos pueden interaccionar entre sí. Uniones iónicas: Uno de los átomos “entrega” un electrón transformándose en un catión, el que “acepta” el electrón se transforma en un anión. La unión iónica se establece entre los iones de distinta carga. Uniones covalentes: Enlace FUERTE en el que los electrones forman parte de la unión compartida. No se forman iones con carga neta. Pueden ser simples, dobles o triples. Pueden ser polares o no polares. ELEMENTOS NO METALICOS: CHONPS (C → Carbono / H → Hidrogeno / O → Oxigeno / N → Nitrógeno / P→ Fósforo / S → Azufre). Estos forman moléculas ORGANICAS o INORGANICAS (como el agua). EL AGUA: Es el componente común en todos los entornos del organismo. Es el solvente UNIVERSAL donde están suspendidas todas las sustancias requeridas para la célula y constituye el 70% de nuestro organismo. Está formada por 2 átomos de HIDROGENO y 1 átomo de OXIGENO unidos covalentemente (H20). Las uniones que se pueden generar con el agua son las UNIONES PUENTE DE HIDROGENO. Estas se establecen entre el hidrogeno con el flúor/oxigeno/nitrógeno.  7 Los Puentes de Hidrogeno entre las moléculas de H2O proporcionan las fuerzas de cohesión que hacen que el H2O sea líquida a temperatura ambiente y favorecen el ordenamiento de la red cristalina en su estado sólido. Si una sustancia X es capaz de formar PUENTES DE HIDROGENO con el AGUA, entonces la sustancia es: HIDROFÍLICA, POLAR y SOLUBLE. Si otra sustancia X NO es capaz de formar PUENTES DE HIDROGENO con el AGUA, entonces la sustancia es: HIDROFÓBICA, NO POLAR e INSOLUBLE. PROPIEDADES DEL AGUA: 1) ALTO CALOR ESPECÍFICO: Cantidad de calor necesaria para que 1 ml de H20 eleve su temperatura a 1ºC. Al ser una molécula polar, disuelve todas las sustancias polares e iónicas, tiene alto punto de ebullición. 2) BAJO PUNTO DE CONGELACIÓN: El H20 pura congela a 01C 3) COHESIÓN: Gran Nº de puentes de hidrogeno que se manifiestan mejor en la superficie, lo que provoca cierta resistencia a ser traspasada. 4) ADHESIÓN: Los puentes de hidrogeno del agua son los responsables, al establecerse entre estos y otras moléculas polares. 5) Se comporta como ÁCIDO o BASE: ÁCIDO → Toda especie capaz de ceder un H+ (protón) / BASE → Toda especie capaz de aceptar un H+ Otras definiciones: MONÓMERO: 1 cosa Concepto de polaridad: Propiedad de las moléculas DÍMERO: 2 cosas que representa la separación de las cargas eléctricas dentro de la molécula, según el número y tipo de POLÍMERO: Muchas cosas enlaces que posea. Incluye el establecimiento de un OLIGÓMERO: Pocas cosas polo positivo y otro negativo.  8 BLOQUE 3 BIOMOLÉCULAS Los seres vivos estamos formados por compuestos químicos formados principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, sulfuro y fósforo. Estos compuestos son las biomoléculas, constituyentes de los seres vivos: LÍPIDOS PROTEÍNAS Son los bloques de construcción esenciales de los organismos HIDRATOS DE CARBONO vivos y desempeñan un papel vital en la regulación y ÁCIDOS NUCLEICOS funcionamiento de todas las actividades biológicas, desde el metabolismo hasta el desarrollo y la reproducción. LÍPIDOS (C, H, O) Son un grupo de moléculas caracterizadas por ser insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos no polares. Tales propiedades se deben a que poseen largas cadenas hidrocarbonadas hidrofóbicas. En algunos lípidos esas cadenas pueden estar ligadas a un grupo polar que les permite unirse al agua. Su función es energética, estructural y reguladora. Según su capacidad de formar jabones (presencia de ácidos grasos), pueden ser: Saponificables (base de ácido graso – pueden ser simples o complejos) Insaponificables (no puede formar jabones) ❖ Los ácidos grasos (lípido más simple, conjunto de átomos) tienen carácter anfipático. Poseen una cadena carbonada y un ácido carboxílico. Pueden ser: - Saturados (enlaces simples - solidos a temperatura ambiente, como las grasas) - Insaturados (enlace doble en alguna parte de la cadena - líquidos a temperatura ambiente, como los aceites)  9 LÍPIDOS SAPONIFICABLES Tienen ácidos grasos en su estructura y forman jabones. Pueden ser… SIMPLES C, H, O TRIGLICÉRIDOS (3 ácidos grasos + 1 glicerol): Reservorio energético a largo plazo. Son hidrofóbicos. Utilizan el enlace éster para unir los ácidos grasos con el glicerol. CERAS: Cadena larga de ácidos grasos + 1 molécula de alcohol. Impermeables al agua y consistencia firme. COMPLEJOS C, H, O, P, N, S (…) y algún glúcido FOSFOLÍPIDOS (2 ácidos grasos + 1 glicerol + 1 fosfato): Poseen dos largas colas hidrofóbicas no polares y una cabeza hidrofílica polar. Son anfipáticos (por tener un componente hidrofóbico y otro hidrofílico) y son los principales componentes estructurales de las membranas celulares. Existen dos clases de fosfolípidos: - Glicerofosfolípidos → Su estructura básica es el ácido fosfatídico (molécula de glicerol). Además, están compuestos por 2 acidos grasos y 1 grupo fosfato el cual se une a 1 alcohol; con ellos se obtienen: fosfatidiletanolamina/fosfatidilserina/fosfatidilcolina/fosfatidilinositol - Esfingofosfolípidos → Se encuentran en las células de esfingomielina. Se forma por la combinación de la fosforicolina (fosfato + colina) con la ceramida (ácido graso + esfingosina). Nota: La unión entre un grupo amino y carboxilo se llama AMIDA. GLUCOLÍPIDOS (esfingosina): Forman parte de la bicapa lipídica de la membrana plasmática. Tienen unidos covalentemente carbohidratos que miran hacia la solución acuosa, lo cual permite la caracterización/señalización celular. Se clasifican en: - Cerebrósidos → Glucosa/Galactosa + Ceramida - Gangliósidos → Similar a los cerebrósidos pero el hidrato de carbono al cual se unen es un oligosacárido. LÍPIDOS INSAPONIFICABLES Sin ácidos grasos en su estructura, no forman jabón. TERPENOS: Lípidos derivados del hidrocarburo isopreno. Constan de dos moléculas de isopreno. ESTEROIDES: Los principales esteroides del organismo son las hormonas sexuales (estrógenos, progesterona, testosterona), las hormonas suprarrenales (ej: cortisol), la vitamina D y los ácidos biliares. Las hormonas cumplen una función de señalización. Un ejemplo de ellos es el colesterol, que deriva de las hormonas esteroides y cumple una función estructural en la membrana.  10 PROTEÍNAS (C, H, O, N) Son CADENAS DE AMINOÁCIDOS (sus monómeros) unidas por UNIONES PEPTÍDICAS. En estas uniones, que son covalentes, se junta el grupo amino de un aminoácido y el grupo carboxilo de otro aminoácido; se pierde una molécula de agua y se forman péptidos de las proteínas. ✓ Existen 20 tipos de aminoácidos diferentes. ✓ Son anfóteros debido a sus grupos terminales. ✓ La cadena lateral (R) hace estos que varíen, ya que es diferente en cada tipo de aminoácido. ✓ Pudiendo ser así aminoácidos básicos, ácidos, neutros, polares, no polares. ✓ Existen aminoácidos ESENCIALES (no sintetizados por el organismo) y NO ESENCIALES (ya los sintetiza el organismo) Se distinguen cuatro niveles de organización de las proteínas: 1) Estructura PRIMARIA: Secuencia lineal de los aminoácidos que forma la cadena proteica. Tal secuencia determina los demás niveles de organización. 2) Estructura SECUNDARIA: Plegamiento de las proteínas. Los tipos de estructuras secundarias más comunes son la α-hélice y β hoja plegada. Ambas estructuras mantienen su forma mediante puentes de hidrógeno. 3) Estructura TERCIARIA: Es consecuencia de la formación de nuevos plegamientos en las estructuras secundarias, lo que da lugar a la configuración tridimensional de la proteína. Los nuevos plegamientos se producen porque se relacionan químicamente ciertos aminoácidos distantes entre sí en la cadena polipeptídica. Según el plegamiento que adoptan, se generan proteínas fibrosas (se forman a partir de cadenas polipeptídicas con estructura secundaria ALFA hélice) o globulares (se forman tanto a partir de ALFA hélices, como de BETA hojas plegadas). Las fuerzas (uniones débiles) que estabilizan la estructura terciaria son los puentes disulfuro, atracción electrostática, puentes de hidrógeno, interacción hidrofóbica. 4) Estructura CUATERNARIA: Resulta de la combinación de dos o más polipéptidos, lo que origina moléculas de gran complejidad. Por ejemplo, la hemoglobina o la insulina son el resultado de la integración de cuatro cadenas polipeptídicas. Si la proteína pierde su estructura por ruptura de uniones → se produce la DESNATURALIZACIÓN y pierde sus funciones. El punto isoeléctrico de una proteína es el pH en el cual esta proteína presenta una carga eléctrica neta cero. Dato: La mioglobina y la hemoglobina son proteínas relacionadas con el transporte de oxígeno en el cuerpo. La mioglobina tiene estructura terciaria y se encuentra en las células musculares, almacena oxígeno y lo libera en la contracción muscular. La hemoglobina tiene estructura cuaternaria y se encuentra en los glóbulos rojos de la sangre, transporta oxígeno desde los pulmones hacia los tejidos.  11 HIDRATOS DE CARBONO (CH2O)n Son la principal fuente de energía de la célula (ej: glucosa). También son constituyentes importantes estructuralmente de las membranas y de la matriz extracelular. - Según el Nº de monómeros que contengan, se clasifican: Es 1 monómero / Azúcares simple. Según el Nº de carbonos que tengan, se clasifican en en triosas (3C), tetrosas (4C), MONOSACÁRIDOS pentosas (5C) y hexosas (6C). Las pentosas pueden ser ribosa, desoxirribosa. Las hexosas pueden ser la glucosa, galactosa, fructosa, manosa. Combinación de 2 monómeros de hexosa que se unen por enlace glucosídico, con la pérdida de una molécula de agua. DISACÁRIDOS Disacáridos importantes: MALTOSA (glucosa + glucosa), SACAROSA (glucosa + fructosa), LACTOSA (glucosa + galactosa) Unos pocos monosacáridos (de 3 a 20) / Determinan los grupos sanguíneos ABO OLIGOSACÁRIDOS No están libres, sino unidos a lípidos y proteínas, formando: - GLICOLÍPIDOS → oligosacáridos unidos a lípidos - GLICOPROTEÍNAS → oligosacáridos unidos a proteínas. Combinación de muchos monómeros de hexosas distintas, con pérdida de agua. Homopolisacárido → Polisacárido formado por 1 mismo monosacárido POLISACÁRIDOS Heteropolisacárido → Polisacárido formado por distintos monosacáridos Se forma GLUCÓGENO (reservorio energético a corto plazo en animales), ALMIDÓN (reservorio energético en vegetales), CELULOSA (parte de la pared celular vegetal) y QUITINA (pared celular de hongos) Estos son polímeros de la glucosa, pero difieren en la ramificación.  12 ÁCIDOS NUCLEICOS (C, H, O, N, P) Son macromoléculas formadas por nucleótidos (su monómero, almacenan info genética). Tiene carácter anfótero debido a sus grupos terminales. La estructura de los nucleótidos es la siguiente: Los nucleótidos están compuestos por una AZÚCAR PENTOSA (5c) unida a una BASE NITROGENADA y un GRUPO FOSFATO. La BASE NITROGENADA puede ser PÚRICA (adenina, guanina) o PIRIMÍDICA (timina (ADN), uracilo (ARN), citosina). La púrica tiene 2 anillos / la pirimídica 1 anillo. La unión de la BASE NITROGENADA con la PENTOSA se llama N-Glucosídica. La PENTOSA puede ser azúcar RIBOSA (pentosa del nucleótido del ARN) o DESOXIRRIBOSA (pentosa del nucleótido del ADN). La unión de la PENTOSA con el GRUPO FOSFATO se llama éster fosfórico. La unión entre nucleótidos adyacentes se NOTA: La unión de una pentosa con una llama UNIÓN FOSFODIÉSTER. base nitrogenada forma un NUCLEÓSIDO. (entre carbono 3 y carbono 5) Todos los seres vivos contienen dos tipos de ácidos nucleicos: ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN). El ADN constituye el depósito de la información genética. Esta información es copiada o transcripta en moléculas de ARNm. Cuadro comparativo ADN/ARN: ADN ARN LOCALIZACIÓN Núcleo Citoplasma FUNCIÓN Contiene info genética Síntesis de proteínas PENTOSA Desoxirribosa Ribosa BASES PIRIMÍDICAS Citosina - Timina Citosina - Uracilo BASES PÚRICAS Adenina - Guanina Adenina - Guanina CADENAS Dos cadenas antiparalelas y 1 cadena lineal y no complementarias (doble) complementaria TIPOS DE ARN: ARN de mensajero Ribosoma: Orgánulo celular en el que tiene lugar la síntesis ARN de ribosómico de proteínas (no es una organela). Es una estructura de dos ARN de transferencia subunidades (mayor y menor) que se une al ARN mensajero. Los tres intervienen en la síntesis proteica. El ARNm lleva la información genética -copiada del ADN- que establece la secuencia de los aminoácidos en la proteína (va del núcleo al citoplasma). El ARNr representa el 50% del ribosoma, que es la estructura que proporciona el sostén molecular para las reacciones químicas que dan lugar a la síntesis proteica. Los ARNt identifican y transportan a los aminoácidos hasta el ribosoma.  13 BLOQUE 4 MICROSCOPÍA ✓ Las células y sus estructuras son muy pequeñas e invisibles para el ojo humano. Por ello precisamos de la microscopía para estudiar a la célula. Conceptos importantes: Límite de resolución: Distancia mínima que debe existir entre dos puntos para Inversamente distinguirlos por separado. proporcionales Poder de resolución: Capacidad de un microscopio para distinguir objetos separados por pequeñas distancias. A MAYOR LÍMITE DE RESOLUCION → MENOR PODER DE RESOLUCION A MENOR LÍMITE DE RESOLUCIÓN → MAYOR PODER DE RESOLUCIÓN Tipos de microscopios: MICROSCOPIO ÓPTICO: Distingue células procariotas y estructuras grandes de la célula eucariota. Se puede identificar la presencia o ausencia del núcleo, de las mitocondrias y cloroplastos, la forma celular. Este microscopio utiliza un haz de luz y se utiliza la técnica histológica para las muestras. Permite observar células muertas y vivas. MICROSCOPIO ELECTRÓNICO: Permite ver estructuras subcelulares y organelas con alta resolución. En lugar de un haz de luz, utiliza un haz de electrones. Existen dos tipos: Microscopio electrónico de transmisión: Un haz de electrones atraviesa el preparado y la imagen se registra en una pantalla o placa radiográfica. Tiene mayor poder de resolución, permite detectar los detalles a escalas macromoleculares (ultraestructura). Por ejemplo, de la membrana plasmática. Microscopio electrónico de barrido: El haz de electrones no atraviesa el preparado, sino que lo “barre”. La imagen se registra en las pantallas, tiene menor poder de resolución que el MET y obtiene imágenes en 3D. Microscopía de fluorescencia: Se utiliza para el estudio de la distribución intracelular de las moléculas. Se utiliza una tinción fluorescente para marcar las moléculas que interesan tanto en las células fijadas como vivas. Esta tinción Dato choice: El estudio de células absorbe y emite luz a una longitud de onda. Un avance revolucionario ha sido vivas se puede realizar mediante el uso de la proteína verde fluorescente de las medusas para visualizar microscopio de campo oscuro, proteínas en el interior de la célula. Alternativamente, la microscopía confocal cultivo celular y microscopio de permite obtener imágenes de contraste y detalles incrementados a partir de la contraste de fase. fluorescencia de un punto de muestra, y la microscopía de superresolución captura imágenes con una resolución mayor al límite de difracción de luz visible (resolución máxima que se puede lograr debido a la naturaleza ondulatoria de la luz).  14 PASOS DE LA TÉCNICA HISTOLÓGICA La técnica histológica se trata de un conjunto de procedimientos que busca preparar la muestra del tejido para su visualización en el microscopio óptico. 1- Obtención de la muestra: Puede ser por biopsia o necropsia 2- Fijación: El tejido obtenido se coloca en una sustancia fijadora para evitar los cambios post-mortem y para lograr conservar la forma original del tejido. Uno de los fijadores más usado es el formol al 10% (formaldehído). 3- Inclusión: Se utiliza parafina para darle rigidez a la muestra y permitir cortes de capa muy fina. Antes, se produce la deshidratación (con concentración de alcohol creciente), aclaración (con Xilol) y la inclusión propiamente dicha con parafina. 4- Corte: Se realizan cortes muy finos con un microtomo. 5- Coloración: Las células deben teñirse para poder distinguir sus estructuras. La coloración más común es la de hematoxina-eosina, que tiñe los núcleos de violeta y el citoplasma de rosa. Con la técnica histológica se observan células muertas. Para observar células vivas, se debe utilizar un microscopio de contraste de fase o un microscopio de campo oscuro. La microscopia de campo oscuro es ideal cuando se desea revelar bordes o contornos, es perfecta para observar microorganismos como diatomeas, bacterias sin tinción, huesos, fibras, cabello, protozoarios y tejido, entre otras.  15 Separación subcelular Para separar y visualizar las distintas organelas en una muestra, se utiliza el método de centrifugación diferencial mediante la aplicación de fuerza centrífuga: las partículas se separan según su tamaño y densidad, permitiendo obtener fracciones enriquecidas de organelas específicas. Primero, las células se desintegran mediante la centrifugación diferencial en una maquina llamada ultracentrífuga. Después de cada centrifugación, se obtienen orgánulos en el fondo del tubo que se recogen en forma de precipitado sólido. Técnicas histoquímicas. Fraccionamiento y cultivos celulares El análisis de la ultraestructura interior de las membranas celulares se ha facilitado con el empleo de la técnica denominada “congelación-fractura” (criofractura). Se basa en el congelamiento rápido del tejido y su fractura con un instrumento cortante. Si se desea que la fractura pase por el plano que separa a las monocapas lipídicas de una membrana, el tejido debe congelarse con nitrógeno líquido. En cambio, si se desea que la fractura pase entre las células, el tejido debe ser congelado con helio líquido. La técnica de criofractura continua con el depósito de una capa de metal sobre la superficie de la monocapa lipídica de la membrana que queda expuesta. El metal se evapora y el tejido que sirvió de molde se disuelve. La réplica de metal que se obtiene se coloca sobre una grilla para su observación del microscopio electrónico. Información relevante sobre el sistema ABO de grupos sanguíneos – Tema relacionado con los hidratos de carbono El sistema ABO es un sistema que se usa para agrupar la sangre humana en diferentes tipos de acuerdo con la presencia o ausencia de ciertos marcadores en los glóbulos rojos. Los cuatro tipos principales de sangre son A, B, O y AB. La especificidad de este sistema está determinada por oligosacáridos cortos y similares entre sí, solo difieren en sus monómeros terminales y están presentes en la MP de los glóbulos rojos. En el grupo A, el monosacárido terminal es N-acetilgalactosamina, mientras que en el grupo B es galactosa. Cuando ambos están ausentes, el grupo es 0.  16 BLOQUE 5 CÉLULA PROCARIOTA Células simples y pequeñas que carecen de organelas y un núcleo definido. Poseen ADN circular y desnudo (no está asociado a proteínas). Las células procariotas se encuentran en organismos unicelulares como bacterias y arqueas. Poseen nutrición tanto autótrofa (bacterias fotosintéticas) como heterótrofas. Pueden ser aeróbicas o anaeróbicas y se dividen por fisión binaria. Estructuras de las células procariotas: Protoplasma (citoplasma): Todo el interior de la célula. Se encuentran los ribosomas 70S (formados por la subunidad mayor 50S y la subunidad menor 30S). Contiene: 1- Ribosomas → Se agrupan como polirribosomas, en ellos se lleva a cabo la síntesis proteica 2- Proteínas, agua, iones, plásmidos 3- Cromosoma circular único unido a la membrana Pili (fimbrias): Estructuras proteicas que ayudan a la célula a adherirse a superficies. Plásmido: Molécula pequeña de ADN circular que puede conferir a la célula bacteriana resistencia a uno o varios antibióticos.  17 Membrana plasmática: Controla la entrada/salida de solutos y separa el interior del exterior. Presenta prolongaciones y pliegues por dentro de la célula agregando funcionalidad: mesosoma y laminillas. Mesosomas → importantes al momento de la división celular. Laminillas → aumentan la superficie de intercambio de sustancias. Pared celular: Rodea la membrana plasmática. Sirve de protección mecánica, es rígida y consta de dos capas: una membrana interior de peptidoglicano (es un heterosacárido) y una membrana externa. Ambas están separadas por el espacio periplasmático. Cápsula: Cubierta protectora superficial compuesta por polisacáridos. Puede ser rígida, flexible o estar integrada a la pared celular. Promueve la fijación a superficies sólidas. Provocan la inhibición de la fagocitosis → aumenta el poder patogénico. Adherencia y evasión de la respuesta inmune. Flagelo: Estructura compuesta por proteínas llamadas flagelinas. Otorgan movilidad celular. Nucleoide: Contiene el cromosoma bacteriano, una molécula circular única de ADN desnudo. Se observa desde el microscopio óptico.  18 CÉLULA EUCARIOTA Células más grandes y complejas que las procariotas, cuentan con organelas y con un núcleo definido que contiene el ADN lineal y está altamente organizado en estructuras llamadas cromosomas, que contienen genes específicos. La mayoría de las células eucariotas son aerobias, es decir, requieren oxígeno para la respiración celular. Tamaño: 100 y 10 μm. Organelas de las células eucariotas animales/vegetales: EN COMÚN: Núcleo: Contiene el ADN y está rodeado por la envoltura nuclear. Nucleolo: Sintetiza ribosomas dentro del núcleo. Envoltura nuclear: Envuelve el núcleo y deriva del RER. Está compuesta una membranas que se unen a la altura de los poros. Estos permiten el pasaje de sustancias entre el núcleo y el citosol. La membrana interna está en contacto con los cromosomas, mientras que la membrana nuclear externa está recubierta por ribosomas. Citoplasma: Citosol + organelas menos el núcleo. Compartimento rodeado por la membrana plasmática. Membrana plasmática: Compuesta por una bicapa lipídica y proteínas. Controla el pasaje de solutos y promueve el ingreso (endocitosis) y salida (exocitosis) de macromoléculas. Retículo endoplasmático rugoso (RER): Está cubierto por RIBOSOMAS (que sintetizan proteínas). Ribosomas 80S (compuestos por una subunidad mayor 60S y una subunidad  19 menor 40S). El RER está formado por una red de membranas que forman cisternas, sáculos y tubos aplanados Retículo endoplasmático liso (REL): Se encuentra a continuación del RER, no posee ribosomas adheridos e interviene en la síntesis de lípidos. Es el principal depósito de calcio. Citoesqueleto: Si bien no es una organela, es el armazón filamentoso que proporciona soporte y ayuda a organizar las estructuras dentro de la célula. Complejo de Golgi: Formado por pilas de sacos aplanados, túbulos y vesículas. Es el principal distribuidor de macromoléculas. Tiene una cara Cis que mira hacia el RER, y una cara Trans que mira hacia la membrana plasmática. Procesa las moléculas provenientes del RE, que luego son incorporadas a endosomas o liberadas fuera de la célula. Mitocondria: Estructura cilíndrica que cuenta con dos membranas: La membrana interna está separada de la membrana externa por un espacio intermembrana. Esta membrana interna rodea a la matriz mitocondrial y se encuentra plegada → Crestas mitocondriales. La mitocondria se encarga de suministrar la energía necesaria actuando como central energética y sintetiza ATP. Posee su propio ADN mitocondrial. Lisosomas: Se encargan de la digestión celular: degradan y reciclan sustratos que llegan a la célula por endocitosis/fagocitosis. Regresan aminoácidos al sistema. Peroxisomas: Contienen enzimas degradativas y oxidantes, su función es de protección y participan en la desintoxicación de sustancias nocivas. Son capaces de descomponer una molécula tóxica para la célula llamada peróxido de hidrógeno (H202) mediante la enzima catalasa, la encargada de neutralizar esta molécula convirtiéndola en H20 y oxígeno. EN ANIMAL: Centriolos: Orgánulos tubulares (en pares de dos en dos) que participan en la división celular. Se relacionan con el armado de microtúbulos. EN VEGETAL: Cloroplasto: Orgánulo celular donde acontece la fotosíntesis. Posee dos membranas, un estroma y un compartimento formado por tilacoides. Pared celular: Compuesta por celulosa y polisacáridos. Brinda protección (Compuesta por celulosa y polisacáridos. Brinda protección (en las bacterias el principal componente de la pared celular es el peptidoglicano). Gran Vacuola Central: Orgánulo celular que mantiene el equilibrio de agua dentro y fuera de la célula y sirve de depósito de nutrientes. Posee enzimas hidrolíticas. Glioxisomas: Durante la germinación de las semillas, transforman ácidos grasos (lípidos) en hidratos de carbono, permitiendo que la planta tenga energía. Intervienen en el metabolismo de los triacilgliceroles.  20 Cuadro comparativo PROCARIOTAS – EUCARIOTAS Ribosomas de procariotas: Se encuentran en Ribosomas en eucariotas: se encuentran en el citoplasma. Peso molecular de 70s organelas, adheridos al RER o en citosol. Peso molecular de 80s  21 VIRUS, VIROIDES Y PRIONES Los VIRUS son parásitos intracelulares obligados. No son consideradas células verdaderas ni seres vivos. Aunque participan de algunas propiedades celulares (auto-reproducción, herencia y mutación génica), dependen de células huéspedes (procariotas o eucariotas). Fuera de estas son metabólicamente inertes. Solo se activan (reproducen) cuando ingresan en una célula. Pueden tener como material genético ADN o ARN. Existen dos tipos: 1) BACTERIÓFAGOS → Virus especifico de bacterias. Se pueden reproducir por 2 procesos: Ciclo lítico: 1- El virus se une a la célula por medio de sus antígenos, penetrándola e inyectando su ácido nucleico viral. 2- El ácido nucleico se multiplica de manera independiente al ADN de la célula infectada. 3- A partir de la info viral, la célula sintetiza y ensambla las cápsides con el ácido nucleico viral. 4- Como resultado, se forman virus hijos (viriones) y se liberan por la lisis (ruptura) de la célula. Ciclo lisogénico: 1- El ADN del virus se integra en el ADN de la célula 2- Ese nuevo ADN viral integrado al de la célula se llama PROFAGO 3- El profago de la célula se multiplica por fisión binaria 4- El ADN viral se separa del celular y se ensamblan los hijos virus. 2) RETROVIRUS → Virus con ARN. Se replica en el núcleo de la célula eucariota.  22 Los VIROIDES también son parásitos intracelulares obligados. Se caracterizan por su ARN circular sin cubierta ni proteínas asociadas. Además, afectan plantas. Los PRIONES son proteínas infecciosas mal plegadas sin ácidos nucleicos. Son responsables de cambios en la configuración del organismo y constituyen enfermedades degenerativas. Los retrovirus comparten la siguiente característica con los bacteriófagos: Contienen ácidos nucleicos constituidos tanto por ARN como por ADN respectivamente. BACTERIAS Las bacterias son organismos procariotas unicelulares, que poseen vida libre y se reproducen por fisión binaria. Miden entre 1 y 10 micrómetros. Están protegidas por una pared celular rígida que cuenta con dos capas separadas por el espacio periplasmático: 1- Capa interior: peptidoglicano 2- Capa exterior: membrana externa. Hay 2 tipos de bacterias: 1) Gram Positivas (+): Tienen una capa de peptidoglicano más gruesa, ausencia de membrana externa. Se observan con tinción color violeta. 2) Gram Negativas (-): La capa de peptidoglicano es más fina, presencia de membrana externa. Por esos dos motivos, no pueden ser teñidos con la tinción de gram. Se observan con tinción color rosado (gracias a la fucsina). En la reproducción por fisión binaria, la célula aumenta de tamaño duplicando así su material genético y luego se estrangula (divide) a sí misma generando 2 células hijas genéticamente idénticas.  23 Peptidoglicano (PGN): Principal componente de la pared celular bacteriana. Su metabolismo desempeña un papel central en la estructura y la forma de la pared, la resistencia a antibióticos y las interacciones huésped-microorganismo. Tinción de Gram: Las bacterias se tiñen con distintos colorantes. Primero se tiñen con colorante morado, y luego se vuelven a teñir pero con el colorante rosado. Una vez hecho esto, en nuestra placa nos vamos a encontrar con bacterias teñidas de ambos colores. Las bacterias teñidas de violeta, una vez que les entró el primer colorante no se lo pudieron sacar de encima. Mientras que, a las bacterias teñidas de rosa, les entró el colorante violeta, pudieron ser decoloradas y lograron ser teñidas nuevamente de rosa. ¿Qué relación tiene esto con la pared de peptidoglicano? Las bacterias teñidas de rosa son las Gram Negativas al tener una capa más fina de peptidoglicano, que permite que las bacterias dejen penetrar el colorante violeta, dejarse decolorar y volver a colorarse de rosa. En cambio, las Gram Positivas que tienen la capa de peptidoglicano más gruesa, toman el colorante violeta pero no se pueden decolorar porque su pared no se lo permite.  24 BLOQUE 6 MEMBRANA PLASMÁTICA - ESTRUCTURA ❖ La célula se halla rodeada por la membrana plasmática, compuesta por lípidos, proteínas e hidratos de carbono. Es una bicapa lipídica que define la extensión de la célula y mantiene las diferencias esenciales entre el contenido de esta y su entorno. Esta membrana es un filtro altamente selectivo que permite que los nutrientes penetren y los productos residuales salgan de la célula. FUNCIONES GENERALES DE LA MEMBRANA: Controla el pasaje de solutos (permeabilidad selectiva). Provee soporte físico para la actividad de las enzimas. Forma vesículas transportadoras para el desplazamiento de sustancias por el citoplasma. Participa de la endocitosis y exocitosis. Porta moléculas de reconocimiento. Nota: abreviación Posee receptores que interactúan con moléculas del exterior. de MEMBRANA PLASMÁTICA: MP MODELO DE MOSAICO FLUIDO El modelo de Mosaico Fluido es, en biología, un modelo de la membrana plasmática propuesto en 1972 por Singer y Nicolson gracias a los avances en microscopia electrónica y al desarrollo de técnicas de criofractura. Según este modelo, las proteínas (integrales o periféricas) serian como “icebergs” que navegan en un mar de lípidos (fluido lipídico). Las membranas se consideran fluidos bidimensionales en los que las PROTEINAS se insertan dentro de las bicapas lipídicas.  25 COMPONENTES DE LA MEMBRANA: COMPONENTE LIPÍDICO ❖ Los lípidos constituyen aproximadamente un 50% de la masa de las membranas celulares. Forman una bicapa lipídica asimétrica, ya que las dos capas son diferentes. Las características anfipáticas de los fosfolípidos son responsables de la polaridad de la membrana. Los lípidos fundamentales de las membranas biológicas son: 1) FOSFOLIPIDOS: Son de naturaleza anfipática, ya que son moléculas que poseen una cabeza polar o hidrofílica y largas cadenas hidrocarbonadas no polares o hidrofóbicas. Los principales fosfolípidos son: Fosfatidiletanolamina Fosfatidilserina Las dos capas de la bicapa Fosfatidilcolina GLICEROFOSFOLÍPIDOS lipídica no son idénticas en su Fosfatidilinositol composición, razón por la cual Esfingomielina ESFINGOLÍPIDO se dice que las membranas son asimétricas. Los GLICEROFOSFOLÍPIDOS tienen dos ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol, ya que el tercer grupo hidroxilo de este alcohol se halla esterificado con un fosfato, unido a su vez con un segundo alcohol. La combinación del glicerol con los dos ácidos grasos y el fosfato da lugar a una molécula llamada ácido fosfatídico, que constituye la estructura básica de los glicerofosfolípidos. El segundo alcohol puede ser la etanolamina, la serina, la colina o el inositol. Con ellos se obtienen los fosfolípidos llamados fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina, fosfatidilcolina o fosfatidilinositol, respectivamente. El ESFINGOLÍPIDO existente en las células es la esfingomielina, que se genera por la combinación de la fosforilcolina con la ceramida. La primera consiste en un fosfato unido a la colina, mientras que la segunda se forma por el agregado de un ácido graso a la esfingosina, la cual es un aminoalcohol que posee una cadena hidrocarbonada relativamente larga.  26 2) GLUCOLÍPIDOS: Son lípidos que se unen a azucares. Contienen oligosacáridos. Suelen constituir el 5% de las moléculas lipídicas de la monocapa exterior y se encuentran únicamente en la mitad exterior de la bicapa. 3) COLESTEROL: Lípido que se encuentra solo en la membrana plasmática de células eucariotas animales. Tiene un componente polar (cabeza) y otro no polar (su cola hidrocarbonada). El colesterol se encuentra entre medio de los fosfolípidos. A altas temperaturas, disminuye la fluidez de la membrana (otorga rigidez), mientras que a bajas temperaturas mantiene la fluidez. ¡Importante!: ¿De qué depende la fluidez de la membrana? La fluidez de la membrana depende de su composición lipídica: Los dobles enlaces cis de las cadenas hidrocarbonadas insaturadas aumentan la fluidez de la bicapa fosfolipídica, al hacer que el empaquetamiento de las cadenas sea más difícil. Si las cadenas hidrocarbonadas son largas, rectas y con colesterol, disminuyen la fluidez de la membrana ya que chocan entre sí. En conclusión, la fluidez aumenta al aumentar los lípidos con ácidos grasos cortos e insaturados, así, sus componentes rotan y se desplazan libremente. El COLESTEROL también es un factor importante para la fluidez: Dependiendo de la temperatura, tiene efectos diferentes sobre la fluidez de la membrana. A temperaturas altas el colesterol interfiere con el movimiento de las cadenas de ácidos grasos de los fosfolípidos, lo que disminuye la fluidez de la parte externa de la membrana y reduce su permeabilidad a moléculas pequeñas. A bajas temperaturas, sin embargo, el colesterol tiene efecto opuesto: al interferir con las interacciones entre cadenas de ácidos grasos el colesterol protege a las membranas de congelarse y mantiene la fluidez de la membrana. ¿Qué son las balsas lipídicas o lipid rafts? Son dominios simétricos o áreas circunscritas de la membrana plasmática. Contienen altas concentraciones de colesterol y esfingofosfolípidos. Pueden considerarse como “plataformas de señalización focalizada” que flotan en océano lipídico, poseen rigidez para focalizar la señalización celular. De las balsas lipídicas surgen invaginaciones muy pequeñas llamadas caveolas, dentro de la membrana plasmática. Contienen proteínas caveolinas, que pueden unirse al colesterol.  27 COMPONENTE PROTEICO ❖ Aunque la estructura básica de la membrana está determinada por la bicapa lipídica, la mayor parte de sus funciones están desempeñadas por proteínas. Estas cumplen funciones de transporte, receptores, reacciones enzimáticas y eslabones estructurales entre el citoesqueleto y la matriz extracelular. Hay dos clases de proteínas de membrana: 1) PERIFÉRICAS: Se hallan sobre ambas caras de la membrana, ligadas a las cabezas de los fosfolípidos o a proteínas integrales por uniones no covalentes. Se disocian de la MP sin destruirla ya que sus uniones son débiles. 2) INTEGRALES: También llamadas “transmembrana”, se hallan inmersas en la bicapa lipídica de fosfolípidos que son anfipáticos, por lo tanto, estas proteínas son anfipáticas. Funcionan a modo de “puerta” de entrada/salida para las sustancias y tienen permeabilidad selectiva. Muchas proteínas transmembranosas atraviesan la bicapa lipídica más de una vez (“multipaso”). Se disocian de la MP mediante tratamientos que rompen la bicapa porque están unidas a esta por uniones fuertes o covalentes. COMPONENTE GLUCÍDICO ❖ Los hidratos de carbono (azúcares) de las membranas celulares se hallan unidos covalentemente a lípidos y a proteínas de la membrana, bajo la forma de glicolípidos y glicoproteínas. Es decir, muchas proteínas y lípidos de la superficie celular tienen cadenas de polisacáridos y oligosacáridos unidas covalentemente a ellas. ❖ Estos glicolípidos y glicoproteínas conforman lo que llamamos GLUCOCÁLIX. El glucocálix está formado por las cadenas laterales de oligosacáridos de las glicoproteínas/glucolípidos unidos a la membrana. Constituye una cubierta ubicada por encima de la bicapa lipídica. Funciones: Protege la superficie de la célula de agresiones mecánicas y químicas Participa en los procesos de reconocimiento y adhesión celular Participa en respuestas inflamatorias Atrae cationes gracias a su carga negativa y esto produce un aumento de Na+  28 Tipos de movimientos de los fosfolípidos de la membrana: Difusión lateral: Las moléculas se difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Flip-flop: Es el movimiento de la molécula lipídica de una monocapa a la otra gracias a unas enzimas llamadas flipasas. Es el movimiento menos frecuente, por ser energéticamente más desfavorable. Rotación: Es como si girara la molécula en torno a su eje. Es muy frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos. Flexión: Son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos.  29 MECANISMOS DE TRANSPORTE DE LA MEMBRANA Cuando hablamos de los mecanismos de transporte, hacemos referencia a la gran permeabilidad selectiva que tiene la membrana plasmática al momento de dejar pasar ciertas sustancias a la célula en base a su naturaleza química o tamaño. Las moléculas pequeñas, hidrofóbicas, no polares o gases, pasan la membrana sin problema (lo que se llama difusión simple, no hay que ayudar a esas sustancias a que pasen). Mientras que moléculas grandes, monómeros o moléculas cargadas como los iones necesitan una difusión facilitada, es decir, necesitan una proteína transmembrana que los ayude a pasar. Concepto de GRADIENTE: El gradiente se define como la diferencia de concentración de sustancias separadas por una distancia. Esa distancia está dada por la membrana plasmática. Cuando decimos que una sustancia va A FAVOR DEL GRADIENTE, es porque la sustancia va de donde hay mucha concentración a donde hay menos. De mucho → A poco (transporte pasivo). Cuando decimos que una sustancia va EN CONTRA DEL GRADIENTE, es porque la sustancia va de donde hay poca concentración a donde hay mucha. De poco → A mucho (transporte activo). MECANISMOS DE TRANSPORTE: TRANSPORTE PASIVO / Transporte de solutos a favor del gradiente – Sin gasto de ATP Existen tres tipos: 1) DIFUSIÓN SIMPLE: Por este mecanismo logran pasar moléculas no polares (hidrofóbicas), pequeñas (como el 02, el CO2 y el N2) que difunden libremente a través de las bicapas lipídicas, al igual que los lípidos como los esteroides/ácidos grasos cortos. 2) DIFUSIÓN FACILITADA: En este mecanismo intervienen dos tipos de proteínas integrales: CANALES IÓNICOS: Son poros o túneles hidrofóbicos muy selectivos que atraviesan las membranas, formados por proteínas transmembranosas generalmente de tipo multipaso. Por estos canales pasan iones (como el sodio, calcio o cloruro), cuyo flujo es impulsado por un gradiente electroquímico. Pueden estar cerrados o abiertos, ya que no están abiertos en forma permanente. Algunos abren su “compuerta” en respuesta a un cambio en el potencial eléctrico de la membrana (“dependientes de voltaje”) y otros cuando les llega una sustancia inductora (“dependientes de ligando”). Los canales permiten el rápido paso de sustancias. PERMEASAS: También llamadas Carrier o Transportadoras. Por ellas pueden pasar moléculas polares grandes. Ejemplo: Glucosa, ATP, GTP, ADP, aminoácidos. Las permeasas hacen un cambio conformacional que se produce cuando se unen a la molécula que van a transportar. Estas proteínas también son saturables, es decir, dejan pasar una sustancia por vez.  30 Hay 3 tipos de permeasas: ✓ UNIPORTE (monotransporte): Transfieren un solo tipo de soluto. ✓ SIMPORTE: (cotransporte): Transportan dos tipos de solutos en el mismo sentido. ✓ ANTIPORTE: (contratransporte): Transfieren dos tipos de solutos en sentidos contrarios. 3) ÓSMOSIS: Es el pasaje de agua a través de una membrana semipermeable a favor del gradiente (de más diluida -hipotónico- a más concentrada -hipertónico- hasta alcanzar un equilibro de concentración). Se utilizan acuaporinas (proteínas de membrana que actúan como canales selectivos para el paso de agua). TRANSPORTE ACTIVO / Transporte de solutos en contra del gradiente – Con gasto de ATP El transporte activo tiene lugar a través de permeasas llamadas bombas. 1) TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO: Intervienen las siguientes bombas: BOMBA Na+ K+ → La bomba sodio-potasio es una proteína transportadora que requiere de ATP. En cada ciclo, expulsa de la célula 3 Na+ e ingresa 2 K+. Dado que transfiere solutos diferentes en sentidos contrarios, se trata de un sistema de contratransporte. Mantiene el potencial eléctrico de la membrana plasmática y está compuesta por 4 subunidades: 2 alfa y 2 beta BOMBA Ca++ → Proteína transportadora que requiere de ATP y Mg++. Transfiere el catión de calcio desde el citosol al espacio extracelular. BOMBA H+ → Bomba de protones funciona en los lisosomas para aumentar el PH y degradar sustancias activando enzimas. Aumenta la concentración de protones.  31 2) TRANSPORTE ACTIVO EN MASA: Éste es independiente del gradiente y gasta energía directa ya que la célula mueve su citoesqueleto. Dentro de este transporte, encontramos: Endocitosis: Ingreso de una sustancia desde afuera de la célula hacia adentro englobándolas en una invaginación. Hay 3 tipos de endocitosis: - Fagocitosis (comida celular, partículas sólidas) - Pinocitosis (bebida celular, macromoléculas/fluidos) - Endocitosis mediada por receptor (LDL se une a un receptor y es endocitado) Exocitosis: Liberación de sustancias fuera de la célula. 3) TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO: Hablamos de un transporte ACOPLADO, es decir, dos sustancias acopladas. Una sustancia va a favor del gradiente y la otra va en contra. No hay gasto de energía, sino que usa energía proveniente de un gradiente generado antes. Dependiendo de la dirección del transporte, encontramos los mecanismos: - Antiporte (contratransporte): Una sustancia entra y otra sale en distinta dirección. - Simporte (cotransporte): Las dos sustancias entran o salen en la misma dirección. Para estos mecanismos se utiliza la proteína Transportadora o Carrier (ésta participa tanto en el transporte activo como en el pasivo). Dato sobre las soluciones de ósmosis y su relación con la respuesta de los glóbulos rojos: Solución hipertónica: Solución con mayor concentración de soluto. El glóbulo rojo se encoje/deshidrata por falta de agua. Solución isotónica: Solución con concentración de soluto estable y equilibrada. El glóbulo rojo no reacciona ni se ve afectado, mantiene su tamaño original. Solución hipotónica: Solución con menor concentración de soluto. El glóbulo rojo se hincha y puede romperse porque la concentración de agua fuera de la célula va a ser menor que dentro por exceso de agua.  32 BLOQUE 7 SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS El sistema de endomembranas es un conjunto de membranas intracelulares relacionadas funcionalmente que se distribuyen por todo el citoplasma. Los componentes del sistema de endomembranas son organelas de la célula que se comunican entre sí, las cuales forman un compartimento en las células eucariotas. Estos componentes tienen estructura, ubicación y función específica. Las organelas también tienen en su cavidad (lado de adentro) hidratos de carbono, glucolípidos y glicoproteínas. Componentes del sistema de endomembranas: Envoltura nuclear o carioteca RER REL Aparato de Golgi Endosomas Lisosomas Sistema Vesicular de Transito (Vesículas Transportadoras) ENVOLTURA NUCLEAR / CARIOTECA Compuesta por dos membranas lipídicas (externa e interna), separadas por el espacio perinuclear. Se encuentra atravesada por poros, los cuales permiten el transporte de macromoléculas. Envuelve al núcleo. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO (RE) El retículo endoplasmático comprende dos sectores, denominados liso y rugoso. Entre ellos hay un sector de transición, en parte liso y en parte rugoso. El retículo endoplasmático se distribuye por todo el citoplasma, desde el núcleo hasta la membrana plasmática. Está compuesto por una red tridimensional de túbulos y sacos aplanados totalmente interconectados. A pesar de su morfología, es un organoide indivisible ya que posee una membrana continua. Los ribosomas que están adheridos al RER componen complejos llamados polisomas o polirribosomas. Su afinidad se debe a que en su membrana existen receptores específicos de los cuales carece el REL. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO (RER) En su estructura contiene ribosomas adheridos en su cara citosólica, que se hallan enlazados por una molécula de ARNm formando polirribosomas. La afinidad que tiene por los ribosomas se debe a que en su membrana existen receptores específicos para ellos. Esto le permite sintetizar proteínas. Son cisternas ordenadas, su membrana se continúa  33 con la membrana nuclear. El tamaño del retículo va a depender de la función que esté haciendo la célula. Funciones del RER: - Síntesis de proteínas de secreción o exportación → Proteínas que se secretan hacia afuera por exocitosis, ej: colágeno, anticuerpos, insulina. - Síntesis de proteínas de membrana → Integrales y periféricas. - Síntesis de proteínas lisosomales → Enzimas hidrolíticas. - Modifica químicamente a las proteínas → Mediante la N-glicosilación el RER sintetiza glicoproteínas, “agrega azúcares”. Esto sucede gracias a que el RER pega los azúcares de un fosfolípido llamado Dolicol-fosfato en las proteínas nacientes. - Formación de puentes disulfuro. ❖ Pasos en la síntesis de una proteína destinada al RE: 1) El ribosoma se encuentra libre en el citosol. 2) La unión del ribosoma a la señal del retículo endoplasmático ocurre cuando la proteína que surge del ribosoma posee un péptido señal específico para dicha membrana (péptido señal = segmento proteico con la info necesaria). 3) El péptido señal sale del ribosoma y es reconocido por la PRS (partícula de reconocimiento de la señal). Esta partícula es un complejo ribonucleoproteico. 4) Ligada al péptido señal, la PRS se dirige hacia el RER y se une a su membrana mediante un receptor específico. Esto consume energía. La PRS arrastra al ribosoma hacia el RER y detiene la síntesis de la proteína para que ésta no se salga del ribosoma, ya que fuera de él se plegaría y no podría ingresar en el RER. 5) Cuando el ribosoma se une a su receptor, la PRS se separa del suyo. 6) Dado que la PRS también se separa del péptido señal, se reanuda la síntesis de la proteína. Una vez que pasa esto, la PRS ya cumplió su función y puede ser usada nuevamente. 7) La proteína sale del ribosoma e ingresa en un túnel proteico que cruza la membrana del RER. Estos túneles son translocones. 8) Dado que el péptido señal permanece en el translocón, los tramos proteicos siguientes al ingresar a la cavidad se doblan, y el péptido señal es dividido por una proteasa llamada peptidasa señal. La cavidad continúa recibiendo el resto de los tramos proteicos (cuya síntesis sigue en el interior del ribosoma). 9) Al terminar la síntesis, la proteína se libera en la cavidad del RER, y dependiendo del tipo puede quedarse allí, dirigirse al Complejo de Golgi, a un endosoma o a la MP (en el último caso para su secreción).  34 Existen proteínas destinadas a la membrana del RER (es decir, se quedan en su membrana y no ingresan a la cavidad). Estas presentan un péptido señal en el extremo amino y una o más señales adicionales. - Si la proteína posee una única señal adicional, esta se ancla en la bicapa (señal de anclaje); luego el péptido señal es dividido por la peptidosa señal y obtenemos una proteína transmembranosa monopaso. - En otro caso, una proteína transmembranosa bipaso requiere de un péptido señal situado en las cercanías del extremo amino y una señal adicional. - Por último, una proteína transmembranosa multipaso necesita además del péptido señal, varias señales adicionales (tantas como las veces que atraviese la membrana). CHAPEARONAS hsp70 Son monoméricas. Se encuentran en la cavidad del RER evitando el plegamiento prematuro o incorrecto de las proteínas que ingresan al organoide. Si estas no logran su cometido, las proteínas mal plegadas vuelven a pasar por el translocon y son expulsadas. Este fenómeno se llama retrotranslocación. La síntesis de oligosacáridos ligados a proteínas mediante enlaces N comienza en el RER y termina en Golgi. La mayoría de las proteínas que ingresan al sist. de endomembranas incorporan oligosacáridos y forman glicoproteínas, estos dos compuestos se unen por enlaces N-glicosídicos y O-glicosídicos (se dan entre 2 monosacáridos). En los enlaces N-glicosídicos del RER participan enzimas glicosiltransferasas, que toman monosacáridos de moléculas donantes y las transfieren a la cadena oligosacarida en crecimiento. También interviene el ya mencionado dolicol fosfato, un lípido de la membrana del RER. El enlace N-glucosídico, que se forma entre un -OH y un compuesto aminado. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO (REL) Su estructura carece de ribosomas, es tubular y desorganizado, no se continúa con la envoltura nuclear y en su membrana encontramos bombas y canales de Ca++ dependientes del voltaje. Funciones del REL: - Biogénesis de membranas celulares → Comprende la síntesis de sus lípidos, proteínas y carbohidratos). - Principal depósito de Calcio → En las membranas del REL, las proteínas poseen bombas y canales para el almacenamiento y la liberación de calcio.  35 - Participa en la contracción muscular como retículo sarcoplasmático → En los músculos es responsable de almacenar y liberar calcio, desempeña un papel vital en la contracción muscular y en el funcionamiento adecuado de las células musculares. - Síntesis de LÍPIDOS → Como fosfolípidos, triglicéridos, esteroides. Interviene una enzima llamada flipasa. - Detoxificación → Consiste en modificar y neutralizar a una sustancia tóxica insoluble en agua para que se convierta hidrosoluble para que salgan de la célula con facilidad (ejemplo: detoxificación hepática). - Glucogenólisis → El REL participa en la ruptura de la molécula de glucógeno para así liberar glucosa. También se encarga de la desfosforilación de la glucosa 6-fosfato. La enzima FLIPASA lleva a cabo el proceso de translocación ayudando en el movimiento de los fosfolípidos entre las dos capas que componen la membrana celular. Permite emparejar la cantidad de fosfolípidos en ambas monocapas y que se distribuyan asimétricamente. Aunque los fosfolípidos difunden rápidamente en el plano de la membrana, sus cabezas polares no pueden pasar fácilmente, lo que limita su difusión en este sentido. Los fosfolípidos que se sintetizan en la célula se incorporan en la cara citoplásmica de la membrana, donde luego las flipasas pueden transferirlos a la capa externa. Se requiere de energía en forma de ATP para llevar a cabo este traslado, a menudo conocido como flip-flop. ❖ El retículo endoplasmático liso es el responsable de la BIOGÉNESIS DE LAS MEMBRANAS CELULARES: - La biogénesis de las membranas celulares comprende la producción de sus propios lípidos, proteínas y carbohidratos. Estos 3 componentes no se fabrican por separado, sino que se incorporan a una membrana preexistente: la membrana del RE. Luego, a medida que ésta crece, algunas de sus partes se desprenden y se transfieren a la membrana plasmática u otras organelas. APARATO DE GOLGI También llamado Complejo de Golgi, se halla entre el RE y la membrana plasmática, con los endosomas y los lisosomas situados entre ésta y el complejo. El complejo de Golgi está integrado por una o por varias unidades funcionales llamadas dictiosomas. Estas unidades suelen adoptar una forma curvada, con la cara convexa mirando al núcleo (“cara de entrada o cis”) y la cóncava orientada hacia la membrana plasmática (“cara de salida o trans”). Cada dictiosoma está integrado por: - Una red cis, formada por numerosos sacos y túbulos interconectados. - Una cisterna cis, conectada con la red cis. - Una o más cisternas medias independientes. - Una cisterna trans, conectada con la red trans. - Una red trans, similar a la red cis.  36 - Dado que la red cis y la cisterna cis forman un solo compartimiento, las moléculas incorporadas a la membrana y a la cavidad del organoide circulan de la red a la cisterna por simple continuidad. En cambio, para pasar de la cisterna cis a las cisternas medias y de éstas a la cisterna trans, las moléculas se valen de vesículas transportadoras. El recorrido se completa cuando las moléculas llegadas a la cisterna trans pasan a la red trans por simple continuidad. De acá, mediante vesículas transportadoras arriban hacia la membrana plasmática o hacia los endosomas.  37 Funciones del Aparato de Golgi: - Principal distribuidor de macromoléculas de la célula y contribuye en la biosíntesis (Recibe proteínas/lípidos del RE → los modifica y redistribuye). - O-glicosilación proteica en Serina o Treonina (unión del oligosacárido a la proteína). - Remoción y transferencia de monosacáridos de las glucoproteínas - Fosforilación de glúcidos - Agregado de grupo Sulfato - Síntesis de glucolípidos - Añade manosa-6-fosfato a las enzimas lisosomales. Los grupos manosa-6- fosfato conducen a las enzimas hasta la salida de Golgi y las colocan en sectores reservados para su envío hacia los lisosomas. La síntesis de oligosacáridos ligados a proteínas mediante enlaces O tiene lugar en Golgi. Los oligosacáridos que se hallan unidos a proteínas por enlaces O-glicosídicos se ligan a una serina o treonina. Su síntesis se cumple en la cavidad el complejo de Golgi por el agregado de sucesivos monosacáridos gracias a glicosiltransferasas específicas. El enlace O-glucosídico, que se realiza entre dos OH- de dos monosacáridos. Recordar: N-Glicosilación en el RER / O-Glicosilación en el Golgi VÍA SECRETORA La vía secretora es una serie de eventos celulares que permiten la síntesis, modificación, y liberación de macromoléculas desde el interior hacia el exterior de la célula. Pasos: 1- RER → Las proteínas destinadas a la secreción se sintetizan en el RER. Pueden sufrir modificaciones postraduccionales, como la glicosilación (adición de cadenas de carbohidratos). 2- VESÍCULAS TRANSPORTADORAS→ Las proteínas recién sintetizadas en el RER son transportadas al Aparato de Golgi en vesículas de transporte. 3- GOLGI → En el Golgi, las proteínas se clasifican para su destino final. 4- VESICULAS SECRETORAS → Las proteínas se empaquetan en vesículas secretoras. Estas vesículas son pequeñas esferas membranosas. 5- MEMBRANA PLASMÁTICA → Las vesículas secretoras se desplazan a lo largo de los microtúbulos del citoesqueleto hacia la membrana plasmática hasta fusionarse con ella. 6- EXOCITOSIS → La fusión de la vesícula con la MP permite la liberación de su contenido (proteínas y otras macromoléculas) al espacio extracelular Esta secreción puede ser constitutiva o regulada: - Secreción constitutiva: Las moléculas se secretan en forma automática, conforme el complejo de Golgi emita las vesículas que las transportan. - Secreción regulada: Las moléculas son retenidas en el citoplasma hasta la llegada de una sustancia inductora externa que ordene su liberación.  38 ENDOSO MAS Son organoides localizados funcionalmente entre el Complejo de Golgi y la membrana plasmática. Generalmente constituyen vesículas o cisternas pequeñas. Su membrana posee una bomba protónica que permite el paso de H+ proveniente del citosol al interior del endosoma. Antes de analizar las funciones de los endosomas, conviene describir el proceso de endocitosis y, luego, los dos tipos de endosomas (primario y secundario). TIPOS DE ENDOCITOSIS: ❖ Pinocitosis: Ingreso de líquidos junto con las macromoléculas y los solutos disueltos en ellos. Según la calidad de la sustancia que habrá de incorporarse a la célula, puede ser: - Pinocitosis Inespecífica: Sustancia ingresa automáticamente. - Pinocitosis Regulada: Sustancia interactúa con receptores específicos de la membrana y ello desencadena la formación de las vesículas pinocitóticas. Debido a la selectividad del mecanismo, la sustancia puede entrar en ciertas células y en otras no. ❖ Fagocitosis: Ingreso de partículas grandes y estructuradas. También constituye un medio de defensa y limpieza, capaz de eliminar parásitos pequeños, bacterias, células perjudiciales/dañadas/muertas y partículas extrañas. El material pasa sobre la membrana plasmática y ésta emite prolongaciones que rodean y engloban el material hacia el interior del citoplasma, formando una vesícula llamada fagosoma. Funciones del Endosoma: - Recibe el material ingresado por endocitosis (traído por vesículas pinocitóticas o fagosomas). Además, recibe porciones de la membrana plasmática y receptores (los últimos, si la endocitosis es regulada). - Incorpora enzimas hidrolíticas (estas enzimas se hallaban en el Complejo de Golgi y fueron trasportadas por vesículas hasta el endosoma). Las enzimas se unen a la membrana del endosoma transitoriamente, ya que se desprenden del receptor de la manosa 6-fosfato cuando el PH del organoide baja. TIPOS DE ENDOSOMAS: PRIMARIOS → Se localizan cerca de la membrana plasmática. Además de recibir el material endocitado, devuelven a la MP (a través de vesículas transportadoras) las porciones de membrana y los receptores traídos por vesículas pinocitóticas. SECUNDARIOS → Los endosomas primarios se vuelven secundarios cuando son trasladados hacia cercanías del complejo de Golgi. Allí se les unen vesículas transportadoras con enzimas hidrolíticas que provienen de dicho complejo.  39 En síntesis, el endosoma es el lugar de la célula donde convergen tanto los materiales que van a ser digeridos (ingresados por endocitosis) como las enzimas hidrolíticas encargadas de hacerlo. La digestión se completa en los lisosomas, los cuales se forman a partir de los endosomas secundarios cuando una bomba protónica heredada de los endosomas secundarios hace caer el pH a 5,0. Concepto de TRANSCITOSIS: Es un mecanismo por el cuál en algunos epitelios los materiales ingresados por endocitosis por una cara de la célula atraviesan el citoplasma y salen por exocitosis por la cara opuesta. LISOSOMAS Son organelas que completan la digestión de materiales incorporados por endocitosis. Además, mediante un proceso denominado autofagia, degradan contenidos de la propia célula. La característica más saliente de los lisosomas es su polimorfismo, no sólo porque poseen aspectos y tamaños variados, sino también por la irregularidad de sus componentes. La causa del polimorfismo es doble: por un lado, se debe a la diversidad del material endocitado, y por el otro; al hecho de que cada clase de lisosoma posee una combinación singular de enzimas hidrolíticas. Las enzimas lisosómicas se activan a pH 5,0. Este grado de acidificación se alcanza gracias a una bomba de H+ presente en la membrana del lisosoma, heredada de la membrana del endosoma secundario. La cara luminal (interna) de los lisosomas posee glicoproteínas protectoras que inhiben el efecto destructor de las enzimas hidrolíticas. Digestión celular: En el interior de los lisosomas, el pH ácido activa las enzimas digestivas. Las proteínas endocitadas son digeridas a dipéptidos y los hidratos de carbono a monosacáridos. Estos y otros productos de degradación atraviesan la membrana lisosómica y pasan al citosol, donde terminan de digerirse o se aprovechan para construir nuevas moléculas. Por su parte, culminadas sus funciones, las enzimas lisosómicas también pasan al citosol, donde son degradadas por proteasomas. Finalmente, libres de las enzimas y del material digerido, los lisosomas se reconvertirían en endosomas. (Algunas sustancias endocitadas no terminan de digerirse y permanecen en el lisosoma. Es por ello que este adquiere el nombre de cuerpo residual). Eliminación de proteínas de la membrana plasmática: - Cuando ciertas proteínas de la membrana dejan de ser útiles, el sistema de endomembranas se encarga de eliminarlas. El proceso es el siguiente: 1. Se forman vesículas endocitóticas donde se hallan esas proteínas. 2. Las vesículas se fusionan con un endosoma primario y se invaginan en el interior formando nuevas vesículas.  40 3. Se forma un endosoma secundario especial denominado endosoma multivesicular o vesicular. 4. El endosoma secundario se convierte en un lisosoma una vez que el PH desciende. Existen enfermedades producidas por alteraciones lisosómicas: Se producen por las mutaciones de los genes que codifican a las enzimas lisosómicas. Se caracterizan por la acumulación intracelular de sustancias que esas enzimas degradan. Ejemplos: Enfermedad de Tay-Sachs, enfermedad de Gaucher, etc. VESÍCULAS TRANSPORTADORAS Se originan en la membrana plasmática y en las membranas de los organoides del sistema de endomembranas. Se encargan de cargar y trasladar componentes para su procesamiento. Se envuelven con una cubierta proteica, de las cuales existen varias clases, pero las más estudiadas son: Cubierta de COP ❖ Se forma mediante la asociación ordenada de múltiples unidades proteicas. Existen dos clases de cubiertas de COP, las cuales se diferencian no sólo porque se componen de unidades proteicas distintas (denominadas COPI y COPII), sino también porque generan vesículas en lugares diferentes del sistema de endomembranas. Así, la cubierta de COPII genera las vesículas que se forman en el RE y se dirigen a la cara CIS del complejo de Golgi, mientras que la cubierta de COPI genera tanto las vesículas que se forman en la cara CIS y retornan al RE como las que interconectan a las cisternas de Golgi. Cubierta de CLATRINA ❖ Genera las vesículas que surgen de la MP durante la endocitosis y las que surgen de Golgi, y se dirigen a los endosomas o a la MP durante la secreción regulada. La cubierta de clatrina se compone de múltiples unidades proteicas denominadas trisqueliones. PROTEÍNAS SNARE - Las proteínas membranosas llamadas SNARE aseguran la llegada de las vesículas transportadoras a sus puntos de destino, para evitar que se extravíen y avancen por el camino correcto. Esto depende de dos tipos de proteínas mutuamente complementarias: v-SNARE (en la membrana del compartimento DONANTE) t-SNARE (en la membrana del compartimento RECEPTOR) - Las v-SNARE abandonan la membrana del compartimento donante para acompañar a las vesículas transportadoras. En cambio, las t-SNARE no abandonan nunca la membrana de los compartimentos receptores.  41 - Este mecanismo requiere especificidad, por cada pareja de compartimientos donante y receptor existe una pareja particular de proteínas v-SNARE y t-SNARE complementarias, que se unen por medio de una proteína llamada Rab. - El retorno de una vesícula recicladora al compartimento donante apropiado se debe a que su membrana recupera la v-SNARE original y que la membrana del compartimento de origen (donante) posee una t-SNARE idéntica a la del compartimento receptor. Consecuentemente los compartimentos invierten su conducto, pues ahora el donante opera como receptor de dicha vesícula de reciclaje, y el compartimento que antes era receptor, opera como donante de la vesícula de reciclaje. Una vez que las proteínas SNARE han hecho su trabajo, deben desmontarse y reciclarse para poder volver a actuar. La enzima NSF realiza esta importante tarea; hidroliza ATP y usa la energía disponible para modificar el sitio de acoplamiento. Dato choice: NSF y SNAP son proteínas citosólicas que intervienen en el proceso de fusión de membranas y por lo tanto se las conoce como proteínas fusógenas. Dato: Las acuaporinas se encuentran por ejemplo en las células epiteliales de la vesícula biliar y glóbulos rojos. Los GR y las células epiteliales de la vesícula biliar son altamente permeables al agua gracias a la presencia de estos canales.  42 BLOQUE 8 CITOSOL Diferenciación de conceptos importantes: ❖ Citosol → Líquido entre las organelas de una célula ❖ Citoplasma → Citosol + organelas MENOS NUCLEO ❖ Protoplasma → Citoplasma + Núcleo (TODO) Ahora si El citosol o matriz citosólica es una solución acuosa que tiene disueltos iones orgánicos e inorgánicos, pequeñas moléculas como monosacáridos, aminoácidos, pequeños ácidos orgánicos y también biomoléculas como polisacáridos o proteínas. Es un sitio de importantes procesos metabólicos y reacciones enzimáticas. El citosol es considerado como el verdadero medio interno celular, que se extiende desde la envoltura nuclear hasta la membrana plasmática, y que llena el espacio no ocupado por el sistema de endomembranas, las mitocondrias y los peroxisomas. El pH del citosol es 7,2. Funciones del citosol: Ser el medio interno verdadero de la célula. Regular el pH. Servir como almacenamiento, para la movilización intracelular y para la realización de las reacciones metabólicas. Componentes del citosol: ❖ Elementos del citoesqueleto ❖ Gran número de enzimas (aceleran reacciones) ❖ Moléculas de señalización (conducen señales) ❖ Ribosomas, ARNm, ARNt - Estructuras formadas por ARNr y proteínas. Están compuestos por dos subunidades: una mayor y una menor (donde se encuentra el sitio de unión al ARNm). Solamente una parte de las proteínas que se sintetizan en los ribosomas permanecen en el citosol, ya que la mayoría migra hacia otras regiones celulares. - En su interior se hallan tres cavidades: Sitio E: lugar de salida del ARNt sin aminoácidos. Sitio P: por donde sale la proteína que se está sintetizando. Sitio A: donde se alberga a los ARNt con aminoácidos. ❖ Proteasomas - Es un complejo enzimático cilíndrico compuesto por varias proteasas, cuya función es degradar proteínas. Las destruyen principalmente por error en el plegamiento o daños. - Para poder ingresar al proteasoma, las proteínas destinadas a desaparecer deben ser previamente “marcadas” por un conjunto de polipeptídico: las ubiquitinas (ubiquitina es una pequeña proteína de 76 aminoácidos, altamente conservada y virtualmente idéntica en secuencia en bacterias, levaduras y mamíferos). - El proceso consume energía cedida por las moléculas de ATP. Cuando finaliza la degradación, tanto el proteasoma como las ubiquitinas pueden ser reutilizadas.  43 ❖ Chaperonas - Estas acompañan a la proteína al lugar adecuado y momento justo para su correcto plegamiento y las protegen de una eventual degradación. Existen 3 familias de chaperonas: hsp60 (son poliméricas, ayudan en el plegamiento de proteínas que han sido importadas a la mitocondria) – hsp70 (son monoméricas, otorgan protección celular, se encuentran en cavidad del RER) – hsp90 (estabiliza proteínas contra situaciones de hipertermia y se unen a un dominio de un receptor citosólico). - Cuando las células son sometidas a golpes de calor, se pierde el plegamiento de la proteína (se desnaturalizan), aumentando el número de chaperonas; quienes ayudan a las proteínas desnaturalizadas para que puedan volver a plegarse. - El Nº que las acompaña hace referencia al peso molecular de la primera chaperona encontrada de esa familia. Las hsp70 son monoméricas y por ende requieren de más de una chaperona para su labor. En cambio, las hsp60 son poliméricas; integradas por varias unidades polipeptídicas llamadas chaperoninas. - Las chaperonas consumen energía derivada del ATP y pueden ser reutilizadas apenas concluyen sus funciones. ❖ Inclusiones - Acumulación de macromoléculas, detectadas con el microscopio, que carecen de membrana. - Las principales inclusiones son: Glicosomas: Granos de glucógeno (corresponde a la acumulación de glucógeno). Gotitas de grasa: Son triacilgliceroles. Constituyen reservas de energía. Pigmentos: Sustancias con color propio, pueden ser fabricados por la misma célula o provenientes del exterior. Ejemplo: lipofuscina, compuesta por fosfolípidos y proteínas, de color marrón. Cristales de proteínas CITOESQUELETO Es un armazón proteico compuesto por 3 tipos de filamentos (intermedios, microtúbulos y de actina), y un conjunto de proteínas accesorias: Proteínas REGULADORAS: Controlan el nacimiento, alargamiento, acortamiento y desaparición de los tres filamentos principales del citoesqueleto. Proteínas LIGADORAS: Conectan a los filamentos entre sí o con otros componentes de la célula. Proteínas MOTORAS: Trasladan macromoléculas y organoides de un punto al otro del citoplasma. También hacen que dos filamentos contiguos y paralelos entre sí se deslicen en direcciones opuestas, lo cual constituye la base de la motilidad, la contracción y los cambios de forma de la célula. El citoesqueleto puede ser concebido como un “sistema muscular” de la célula, es decir, la citomosculatura. Es el encargado de darle una forma (estable o cambiante) a la célula, a partir de la interacción entre los filamentos con las proteínas accesorias.  44 1) FILAMENTOS INTERMEDIOS Se denominan intermedios porque poseen un grosor menor que el de los microtúbulos, pero mayor que el de los filamentos de actina. A los filamentos intermedios se los agrupa en seis tipos: - Laminofilamentos - Filamentos de Queratina - Filamentos de Vimentina - Filamentos de Desmina - Filamentos Gliales - Neurofilamentos Todos poseen la misma organización estructural: son polímeros lineales cuyos monómeros son proteínas fibrosas (a diferencia de los microtúbulos y filamentos de actina que son globulares) - Laminofilamentos: En todas las células, apoyada sobre la cara interna de la envoltura nuclear, existe una malla delgada de filamentos intermedios conocida como lámina nuclear, compuesta por filamentos intermedios llamados laminofilamentos, que son los únicos que no se localizan en el citosol. La lámina nuclear es la responsable de la forma y resistencia de la envoltura nuclear. - Filamentos de Queratina: Se encuentran en las células epiteliales. Le confieren al epitelio resistencia mecánica. Una proteína ligadora llamada filagrina une a los filamentos de queratina donde se entrecruzan. Sus monómeros se llaman citoqueratinas, las cuales se clasifican en clase 1 (ácidas) y clase 2 (básicas o neutras). - Filamentos de Vimentina: Comunes en las células embrionarias, en el organismo desarrollado se localizan en las células de origen mesodérmico. Proteína ligadora: plactina. - Filamentos de Desmina: Se encuentran en el citoplasma de todas las células musculares, sean estriadas (voluntarias y cardíacas) o lisas. En las células estriadas, los filamentos ligan miofibrillas. También se asocian a desmosomas en las células cardíacas. En las células lisas se asocian con los filamentos de actina. Proteína ligadora: sinamina. - Neurofilamentos: Principales elementos estructurales de las neuronas, incluidas las dendritas y el axón. Forman un enrejado tridimensional que convierte el axoplasma (citosol del axón) en un gel resistente. - Filamentos gliales: Se encuentran en el citosol de los astrocitos y algunas células de Schwann. Están compuestos por monómeros ácidos. Las miofibrillas son unidades funcionales contráctiles de las células musculares. Cada miofibrilla está compuesta por sarcómeros. El sarcómero contiene principalmente filamentos de actina. La miofibrilla consiste en filamentos gruesos y delgados que forman un patrón de estriaciones.  45 2) MICROTÚBULOS Son filamentos del citoesqueleto que se hallan en casi todas las células eucariotas. Se caracterizan por su aspecto tubular y porque son notablemente rectilíneos y uniformes. Hay distintos tipos de microtúbulos, clasificados en función de su localización en la célula: CITOPLASMÁTICOS (presentes en la célula en interfase) MITÓTICOS (corresponden a las fibras del huso mitótico) CILIARES (en el eje de los cilios) CENTRIOLARES (pertenecientes a los centriolos y cuerpos basales) Las proteínas accesorias de los microtúbulos (reguladoras, ligadoras y motoras) reciben el nombre de MAP. ❖ Microtúbulos CITOPLASMÁTICOS: - Nace del centrosoma (estructura continua al núcleo) y desde allí se extienden por todo el citoplasma hasta arribar a la MP en la que se fijan. - El centrosoma también se llama “centro organizador de los microtúbulos”. Está compuesto por centriolos o diplosomas y una matriz centrosómica que los rodea. Esta matriz tiene un complejo de proteínas reguladoras: las y-tubulinas. - Las tubulinas son unidades proteicas, componente monomérico de los microtúbulos. A su vez, se componen por 2 subunidades, una α-tubulina y otra β-tubulina, ambas del tipo tubular. Siempre se combina una alfa con una beta, nunca dos iguales. El hecho de que las dos subunidades sean muy afines lleva a la formación de una estructura tubular cuya pared está integrada por varios filamentos que recorren el eje longitudinal del microtúbulo, conocidos como protofilamentos. - Debido a la polaridad de las tubulinas → el microtúbulo resulta polarizado. Uno de los extremos del microtúbulo se llama MAS [+] y el otro MENOS [-]. Estas designaciones se deben a que por el extremo [+] el microtúbulo se alarga (polimerización, se agregan heterodímeros al microtúbulo) y se acorta (despolimerización, se q