Tema 1-10 (1) PDF

Diversidad celular ================== Todas las células son distintas en tamaño, función (alimentación, detoxificación, movimiento...) y morfología (redondeadas, estrelladas, filiformes...). Estas diferencias fueron las variables que hicieron difícil llegar a la conclusión de que todos los organism...

Diversidad celular ================== Todas las células son distintas en tamaño, función (alimentación, detoxificación, movimiento...) y morfología (redondeadas, estrelladas, filiformes...). Estas diferencias fueron las variables que hicieron difícil llegar a la conclusión de que todos los organismos vivos están formados por pequeñas unidades llamadas **células**, que además tenían como inconvenientes su pequeño tamaño (eucariota = 10-30 micras y procariota = 1-2 micras) unido a la ausencia de microscopios. Para que un organismo lleve a cabo todas las funciones y pueda mantener su **integridad y un equilibrio**, es necesario que cada célula lleve a cabo una función específica de manera **organizada y coordinada.** Concepto de célula. Historia ============================ - - - - - 1. Avances en el descubrimiento de la célula ----------------------------------------- - - - - - - Postulados de la teoría celular =============================== - - - Formas acelulares ================= - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Ejemplos: virus mosaico del tabaco (sin envuelta), virus de la gripe (con envuelta). - - - Ejemplos: virus Polio, Herpesvirus. - - - - - Célula Procariota ================= Características principales: - - - Partes de las células procariotas: - - - - - - - - - - - - - - - - - - Funciones: - - - - - - - - - - Célula eucariota ================ Características generales: - - - - - - - - Tema 2: Métodos de investigación biología celular I 7. Preparación muestra microscópica ================================ 2. Fijación -------- - - - - Encontramos distintos tipos de fijación: - - - - - - - - - Inclusión: ---------- - - - - Microtomía ---------- - - - 5. Tinción ------- - - Los tintes están formados por: - - Hay dos tipos de colorantes: - - - - - - - - Microscopio óptico de campo claro ================================= Estos tipos de microscopios presentan una fuente de luz blanca, capaz de atravesar la muestra. Su estructura está formada por: - - - - - - - - - - - - - - - - Microscopio de contraste de fases ================================= El microscopio óptico de contraste de fases permite observar células sin teñir, contrastar y observar células vivas. Presenta 2 anillos: condensador y objetivo. Por otro lado, el microscopio de Nomarsky permite observarlas en 3D. Microscopio de fluorescencia ============================ El microscopio de fluorescencia utiliza sondas de fluorescencia las cuales emiten longitudes de ondas. Estas longitudes pueden ser de excitación o de emisión (nanómetros), diferentes entre sí. Las de emisión son mayor que las de excitación. La luz incidente procedente de una fuente de luz debe atravesar los siguientes filtros: - - Este microscopio se utiliza principalmente para la detección de proteínas mediante el uso de anticuerpos. El azul dapi presenta afinidad por el ADN bicatenario y es la única sonda que no requiere de anticuerpos. Microscopio confocal ==================== Es el mejor microscopio para ver células vivas. Presenta imágenes de muy buena definición. Permite observar células vivas mediante sondas de fluorescencia, además de trabajar a mayor profundidad. Su fuente de luz es un láser. Se encarga de seleccionar la fluorescencia emitida en el plano de estudio. Este microscopio se utiliza para seguir el curso de las proteínas en el interior de la célula. Microscopio electrónico ======================= El microscopio electrónico utiliza un haz de electrones. El microscopio electrónico ha evolucionada de la siguiente manera: - - - - - Podemos encontrar dos tipos de ME: Microscopio electrónico de transmisión (MET): --------------------------------------------- - - - - - - - - 7. Microscopio electrónico de barrido ---------------------------------- Permite observar la superficie de la muestra. Utiliza un haz de electrones móvil, que rastrea superficies y acelerado que es enfocado sobre la muestra para poder observar la. Los electrones son emitidos por el cañón. Preparación muestras de microscopio electrónico =============================================== - - - - - Los CHONPS dispersan los electrones por lo que la observación directa de estas muestras, darían imágenes poco contrastadas. Para facilitar su visualización hay que aumentar su contraste aumentando la densidad electrónica con elementos de elevado peso molecular. Estos elementos se añaden a la muestra y las estructuras biológicas presentan diferente afinidad por estos metales y en función de la interacción de estas estructuras biológicas con los metales pesados , los electrones se desvían de manera diferente, dando lugar a imágenes claras, electro lúcidos, o imágenes oscuras, electrodensas. Técnicas de observación de muestras a microscopio electrónico ============================================================= - - - - Tema 3: Métodos de investigación de biología celular II Células como modelos experimentales =================================== Una célula se considera modelo experimental si: - - - Las más importantes son: - - - - - - - - Cultivos celulares (Eucariotas) =============================== - - - - - - - - - - - - - - - - Ventajas del cultivo celular: ----------------------------- - Desventajas del cultivo celular ------------------------------- - - Condiciones óptimas de crecimiento en cultivo celular ----------------------------------------------------- - - - - - - - Utilidad de los cultivos celulares ---------------------------------- - Investigación de un fenómeno biológico. - Conocimiento de las bases moleculares de una patología. - Investigación de los mecanismos empleados por los fármacos. - Estudio de toxicidad de determinados compuestos. - Estudio de inhibidores de la proliferación celular. - Investigación de la función de macromoléculas/orgánulos celulares. - Investigación en terapia celular y medicina regenerativa. Técnicas inmunocitoquimicas =========================== Se detectan antígenos (Ag) in situ en extensiones celulares, cortes de tejido, órganos... y a partir de estos, se usan los anticuerpos (Ac) que lo reconocen. Estas técnicas consisten en: - - - - Hibridomas ---------- Lo primero que vamos a realizar es inmunizar con el antígeno x, del cual queremos obtener el anticuerpo, al animal. Una vez que el ratón está inmunizado, se le extrae el bazo y se les quita las célula B, que van a presentar una serie de características: - - - - - - Existen dos tipos de inmunocitoquímica : - - Inmunofluorescencia ------------------- El anticuerpo conjugado presenta una molécula fluorescente. Las sondas fluorescentes son sustancias/fluorocromos con una longitud de onda de absorción X y que luego emiten color a una longitud de onda que suele ser mayor. Esto nos permite visualizar la reacción AG-AC porque conozco las características de la sonda así podré trabajar con distintas sondas conociéndome su longitud de onda de excitación y viendo el color que emiten: - - - - - - - Se puede hacer un **Inmunomarcaje múltiple**: Varios anticuerpos con distintos fluorocromos dan lugar a la detección de distintos antígenos en una preparación (actina,tubulina...) Técnicas inmunoenzimáticas -------------------------- Uso de enzimas como moléculas marcadoras para detectar reacción AG-AC (peroxidasa, fosfatasa alcalina, glucosa oxidasa). La enzima más usada es la **peroxidasa.** Hay que hablar de dos tipos: - - En el microscopio electrónico no se puede usar fluorescencia, entonces usaremos metales pesados: - - Autorradiografía (MO y ME) ========================== - - Concepto y características generales de la membrana plasmática ============================================================== La membrana plasmática se trata de una bicapa lipídica con proteínas e hidratos de carbono de unos 5-10 nm de espesor. Funciones de la membrana plasmática: - - - - - Evolución histórica y modelo del mosaico fluido =============================================== Varias fechas importantes: - - - - - Estudios con microscopia electrónico ------------------------------------ Mediante criofractura se puede observar que la membrana presenta dos hemimembranas: la P (protoplasmática/interna) y la E (exo plasmática/externa). Estas eran asimétricas por lo que no eran lisas. **Singer y Nicholson** presentaron el modelo de mosaico fluido. defendieron que la membrana era un fluido bidimensional: lípidos (50%) ( en empalizada, dispuestos con las cabezas hidrófilas hacia el exterior y las hidrófobas hacia el interior) + proteínas de dos tipos (40%) (intrínsecas o extrínsecas) + glúcidos (10%). 21. Composición y estructura de la membrana plasmática ================================================== 8. Lípidos ------- - - - - - - Existen distintos tipos de lípidos: - - - - - - - Proteínas --------- - - - - Presentan las siguientes funciones: - - - - - - - - Se sintetizan en los ribosomas del citosol - - - - - - - Propiedades de la membrana ========================== Fluidez ------- Está proporcionada por los lípidos y permite una rápida difusión Presentamos distintos tipos de movimientos: - - - - Frye y Edidin fueron los que descubrieron que las proteínas también podían difundirse lateralmente. El experimento consistió en fusionar una célula de ratón con una célula humana, habiendo previamente marcado en la célula del ratón una proteína con una sonda con fluorescencia roja y en la humana la misma proteína pero verde. Posteriormente se les indujo a la fusión, y la célula híbrida que surge al principio estaban equilibradas pero al tiempo se mezclaban y eran capaces de difundir. Sin embargo este movimiento es limitado: - - - La fluidez se ve influenciada por: - - - Asimetría --------- Encontramos dos tipos de composiciones lipídicas distintas en ambas capas: - - Renovación ---------- Para descubrir estos fenómenos, Se marcaron las proteínas con tritio y se vio que la renovación de las proteínas en membrana según su peso molecular variaba entre 2- 13 días. Sin embargo, con fósforo 32, se marcaron los lípidos y se observó que estos se renovaban de forma más frecuente, de 3-5 días. Con lo que se llegó a la conclusión de que la membrana está en constante renovación. Este proceso es debido: - - Los lugares de producción de los distintos componentes necesarios para la renovación son: - - - - Para explicar este fenómeno es necesario saber: - - - Reparación ---------- Los tejidos que más tienden a romperse, son aquellos que están sometidos a tensiones mecánicas repetitivas. Para evitar la muerte celular, tenemos varios mecanismos de reparación. - - Son capaces de repararse debido a que las células presentan mecanismos de adaptación, que implican: - - - - Glucocáliz ========== Presenta las siguientes características: - - - - - - - Sus funciones son: - - - - Tema 5 : Comunicación celular I Introducción ------------ La proporción de cationes y de iones que tiene la célula tanto en el interior como en el exterior es muy distinta. El catión dominante en el interior será el potasio y en el exterior será el sodio. Para evitar que la célula no sea destruida por las fuerzas eléctricas es necesario que las cargas positivas del interior se equilibren similar a las cargas negativas. El sodio que hay en el exterior deberá equilibrarse con cantidades similares de carga negativa, aportadas por el anión cloruro. En el caso del potasio deberá equilibrarse con aniones sulfato, fosfato y cloruro en menor medida. Esta distribución desigual es fundamental por: - - La permeabilidad de la membrana va a ser variable en función de: - - - - 25. Transporte de moléculas pequeñas. Transporte pasivo --------------------------------------------------- 10. Filtración ---------- Difusión simple --------------- - - Presenta las siguientes características: - 12. Difusión facilitada ------------------- 1. ### Proteínas transportadoras - - ### Proteínas tipo canal - - 3. ### Acuaporinas - - Presentan las siguientes funciones: - - - - Transporte de moléculas pequeñas. Transporte activo --------------------------------------------------- Cuando es activo, hablamos de que va en contra de gradiente de concentración (de donde hay menos a donde hay más) y de voltaje de membrana (= en contra de gradiente electroquímico), requiere energía. Es muy importante para la composición iónica intracelular. Destacan 2 tipos de transporte: - - 13. Transporte activo dirigido por hidrólisis de ATP ------------------------------------------------ - - 14. Transporte dirigido por gradiente iónico ---------------------------------------- - - Algunos de los intercambiadores son: - - Transporte de macromoléculas. Endocitosis ----------------------------------------- La endocitosis consiste en la incorporación a la célula de moléculas de gran tamaño mediante una vesícula membranosa de la membrana plasmática. Estas vesículas presentan distintos destinos: - - Hay 3 tipos: - - - 15. Fagocitosis ----------- - - Endocitosis mediada por receptor -------------------------------- - - - - - - 17. Pinocitosis ----------- - - - - - 18. Transcitosis ------------ - - - - - - - - 28. Transporte de macromoléculas. Exocitosis ---------------------------------------- 19. Exocitosis constitutiva ----------------------- - - 20. Exocitosis regulada ------------------- - - Tema 6: Comunicación celular II Matriz extracelular ------------------- Está compuesta por distintos compuestos encargados de rellenar los espacios entre las células y las une entre sí. Está formada por: - - - Se encuentra principalmente en tejidos conjuntivos (tendón) , cartílago, hueso (mineralizada) y en otros apenas hay. Fibras de colágeno ------------------ Presenta la siguiente estructura: Presenta 3 cadenas polipeptídicas enrolladas en forma de hélice con forma de cuerda que presenta los siguientes dominios Gly-X-Y (repeticiones de aa). - - - - Este proceso se inicia en los ribosomas adheridos al RE. Llega el **procolágeno** (precursor del colágeno) a la luz del RER donde se encuentran las hidroxilasas encargadas de transformar la lisina en hidroxilina y la prolina en hidroxiprolina, para dar estabilidad. - - Tipos de fibras de colágeno: - El formador de fibrillas es el tipo I). Son estructuras de unos 1000 aa, lo que significa que son 330 repeticiones de GLY-X-Y. Donde las triple hélices se van superponiendo, dejan un hueco entre el extremo amino de una cadena y el carboxilo de la cadena adyacente. Queda reforzada mediante enlaces covalentes transversales. - Los que se asocian son los tipos (IX y XII): unen a las fibrillas entre sí y a otros componentes de la matriz. - El tipo (IV): es el encargado de formar redes. Presenta la estructura GLY- X - Y, pero ahora están interrumpidas por secuencias no helicoidales. Esto hace que el colágeno sea más flexible. - El tipo (XVII): presente en hemidesmosomas participan en la interacción célula-matriz. 22. Polisacáridos de la matriz -------------------------- - - Tipos de GAG: - - - - - Proteoglicanos -------------- - - Proteínas de adhesión en la matriz extracelular ----------------------------------------------- - - - - - - - - - Membrana basal/lámina basal --------------------------- Límite muy delgado, entre el epitelio y tejido conjuntivo Rica en proteínas y polisacáridos Al microscopio óptico se ve como una fina línea casi imaginaria. MIentras que al microscopio electrónico observamos dos partes: - - Proteínas de adhesión en la superficie celular ---------------------------------------------- Intervienen en la unión célula-célula y célula-matriz. Son células que dependen del anclaje para dividirse. Si no contactan, morirán por un proceso llamado anoikis/apoptosis por falta de adhesión. Para evitar que la célula muera por falta de adhesión la membrana tiene diferentes proteínas transmembrana denominadas moléculas de adhesión molecular: - - - - Las adhesiones celulares mediadas por selectinas, integrinas y cadherinas son dependientes de cationes divalentes, requieren Ca2 +, Mg2 + o Mn2 + (estabilizan la conformación de la proteína = favorecen esa unión). Integrinas ---------- - - - - - 26. Selectinas ---------- - - - Diapédesis ---------- - - - - - - 28. Cadherinas ---------- - - - 32. Uniones de anclaje célula-matriz -------------------------------- 29. Hemidesmosomas -------------- Adhesión focal/contacto focal ----------------------------- - - - - - 33. Uniones de anclaje célula-célula -------------------------------- 31. Uniones adherentes ------------------ - - - - - 32. Desmosomas ---------- - - - - - - Uniones de oclusión/uniones estrechas ------------------------------------- Siempre se encuentran en la parte más apical entre dos células, se encargan de sellar los espacios entre células epiteliales. Son una barrera impermeable. (no pueden ni pasar los iones) Llegan a ser tan limitantes estas uniones que, a pesar de la propiedad de difundir, no pueden pasar a través de este tipo de unión, por lo que la composición de proteínas de la parte apical no se parece en nada a la composición del dominio basolateral. ¿Qué proteínas intervienen? Intervienen proteínas transmembranas (claudina y ocludina). Estas proteínas se unen a proteínas similares de células adyacentes, cuyas interacciones homofílicas (claudina de una célula de una célula interacciona con la claudina de la otra célula, y viceversa). Modo de adhesión: Proteínas transmembrana que forman hebras Æ dando lugar a una red Æ cinturón a lo largo de toda la célula. Lo que hacen es que Interaccionar con los filamentos de actina y mantienen su localización en membrana plasmática. Sellan el espacio entre las membranas plasmáticas y se observa la estructura en forma de red muy bien mediante criofractura. Uniones formadoras de canal/uniones GAP --------------------------------------- Forman grandes canales que conectan citoplasmas y permiten el intercambio de pequeñas moléculas e iones, entre células adyacentes. Van a ser muy importantes en la actividad eléctrica y metabólica de las células. En el músculo cardiaco van a sincronizar las contracciones entre células adyacentes. ¿En qué consisten? - - - - - - - Tema 7: Microfilamentos de actina 36. Citoesqueleto ============= 33. Concepto y función ------------------ - - - - - - 34. Composición ----------- - - - Microfilamentos de actina ========================= La subunidad proteica más repetida es la actina, aunque hay proteínas asociadas (ARP). Si se encuentran en células no musculares, esenciales en movimientos de la célula con el desplazamiento a lo largo de la superficie celular, división celular o englobar una partícula. En las células musculares sirve para la contracción. La encontramos en dos modalidades: Es la proteína intracelular más abundante en células eucariotas - - Una vez obtenida la actina G-ATP después de que el ADP se intercambie por el ATP, la actina G-ATP se une al filamento F por el extremo +. Permitiendo la elongación mientras que se va produciendo la hidrólisis de actina ATP Todo depende de la velocidad de polimerización: Por el extremo + es mayor que la velocidad de hidrólisis lo que provoca un extremo rico en actinas ATP. Debido a que la velocidad de hidrólisis en el extremo - suele ser mayor que la de adición, siempre se van a estar hidrolizando moléculas que se añadirán por el extremo + Esas unidades de actina ADP que se van cayendo necesitan de nuevo el intercambio de ATP para poder unirse de nuevo al filamento. Va a ver un momento en el que va a haber tantas moléculas de actina ATP ganadas como de actina ADP pérdidas, lo que dará lugar a un proceso denominado recambio rotatorio. Proteínas de unión a actina o arp --------------------------------- - - - - - - 38. ¿Cómo se organizan los filamentos de actina dentro de las células gracias a las ARPS? ===================================================================================== 36. Redes de microfilamentos de actina ---------------------------------- Haces de filamentos de actina ----------------------------- ### Haces filamentos no contráctiles. Miosina I - - - - - ### Haces filamentos contráctiles. Miosina 2 - - 38. Activación de miosina en el proceso de contracción muscular ----------------------------------------------------------- Introducción ============ Tienen un tamaño intermedio (10 nm). Solo se encuentran en animales. Están formados por distintas proteínas que se expresan en distintos tipos de células. Se extienden a modo de red desde el núcleo hasta la periferia, donde contactan con proteínas integrales: desmosomas y hemidesmosomas. Presenta función estructural. Constituyen el andamiaje y por tanto integran los componentes del citoesqueleto. Son esenciales en células que están sometidas a tensiones mecánicas repetitivas (musculares, epiteliales, células nerviosas...), presentando mayor cantidad de filamentos. Hay un filamento especial, TIPO 5, que forma parte de la lámina nuclear y es fundamental para darle forma y cohesión a la envuelta nuclear. Estructura de los filamentos intermedios ======================================== Está formada por una subunidad básica formada por: - - Tipos de filamentos intermedios. ================================ - - - El monómero de queratina ácida se asocia con la neutra formando un dímero distintos entre sí formando un heteropolímero. Forman parte de queratinas duras (pelo, uñas, cuernos) y queratinas blandas (desmosomas y hemidesmosomas) - - - - - - - Tema 9: Microtúbulos Introducción ============ Son estructuras alargadas, rígidas y huecas de 25 nm de diámetro. Son muy dinámicas y están continuamente apareciendo y desapareciendo. Se componen de un único tipo de subunidad (tubulina). Intervienen en la forma celular, transporte de orgánulos (fundamentalmente membranosos, neuronas (desde el soma el axón (transporte anterógrado) y del axón el soma (transporte retrógrado)), separación de los cromosomas durante la mitosis y diversos movimientos celulares (forman parte de los cilios y flagelos cuando están estables) Estructura ========== La tubulina es un dímero formado por alfa-tubulina y beta-tubulina. Hay un tercer tipo, gamma-tubulina. Es el lugar donde se va a iniciar esos microtúbulos, esencial para la nucleación e inicio de la polimerización y ensamblaje de los microtúbulos. Los dímeros alfa y beta se alinean ordenadamente en filas, denominados **protofilamentos** (presentan extremos diferenciados por lo que son polares) La realidad es que nuestros microtúbulos siempre están anclados a un centro organizador por el extremo -, lo que significa que los procesos de alargamiento y acortamiento se realizan en el extremo +. Dinámica ======== Los dímeros están unidos a GDP, el cual va a ser intercambiado por GTP permitiendo la formación del dímero GTP, ya listo para unirse al filamento. El dímero de GTP se unirá al extremo + y va a empezar a crecer al mismo tiempo que se produce la hidrólisis de tubulina GTP a GDP. Si la v de adición tubulina-GTP es mayor que la velocidad de hidrólisis, esto dará lugar a un extremo + rica en dímeros de tubulina-GTP llamado casquete de GTPs (+), el cual se encarga de estabilizar el microtúbulo, favoreciendo el crecimiento. Si la v de polimerización es menor que la velocidad de hidrólisis de GTP, el frente de hidrólisis alcanzará todo el casquete GTPs (+), provocando la desaparición del casquete, dejando sólo dímeros GDP en extremo +, incapaces de unirse al filamento provocando su acortamiento. Dímeros tubulina-GDP, tendrían que volver a cambiarse a tubulina GTP para unirse al microtúbulo. Los microtúbulos podrían llegar a desaparecer de manera drástica debido a estos procesos de polimerización y despolimerización. El centrosoma como centro organizador de microtúbulos ===================================================== Es el lugar de polimerización de los microtúbulos. En interfase hay solo un centrosoma cerca del núcleo. Sin embargo durante la mitosis lo primero que ocurre es que se produce la duplicación del centrosoma después, en la Fase S, comienzan a migrar a los polos opuestos de la célula, a partir de los cuales surgen otros tipos de microtúbulos y se forma el huso mitótico. Estructura del centriolo ------------------------ - - Tenemos distintos tipos: - - 46. Proteínas motoras ================= 40. Kinesina -------- Dineína ------- Funciones de los microtúbulos ============================= - - - - - 42. Transporte de organelos (vesículas) ----------------------------------- Posicionamiento de orgánulos ---------------------------- - - - - 44. Separación de cromosomas mitóticos ---------------------------------- - - - Cilios y flagelos ================= Son extensiones de la membrana plasmática. Estructura ---------- - - - - - 46. Función ------- - - - Tema 10: Ribosomas Características de los ribosomas ================================ Son complejos de ARN ribosómico y proteínas. Las proteínas se forman a partir de los ribosomas. Se sintetizan en el núcleolo, lugar donde se ensambla todo. Pueden encontrarse libres en el citosol, agrupados (polisomas), unidos al retículo endoplasmático rugoso y a las mitocondrias. Son basófilos. Descubiertos por garnier que es variable en función de la síntesis proteica. Se observó que esta basofilia era debida tanto a los ribosomas libres como los unidos al retículo endoplasmático rugoso. Solo son observables al microscopio electrónico (claude y Palade) Estructura y composición ======================== Sitio E: Expulsión Sitio P: PeptilARNt (unión de aa durante la síntesis de proteínas) Sitio A: Unido al aa ARNt - - - Ribosomas en procariotas ======================== - - - - - - En la subunidad mayor (50 S): - - En la subunidad menor (30 S): - Inhibición: - - Ribosomas en eucariotas ======================= - - - - - - - - - - - Polisomas ========= - - - - Síntesis 5 ́ → 3 ́ Vida de ARNm corta, lo que da lugar a una traducción rápida antes de que se degrade el polisoma. Mientras se sintetiza, la apariencia del polisoma es estable, ya que por cada ribosoma que abandona por un extremo, se incorpora otro en el extremo inicial. Destinos de las proteínas sintetizadas ====================================== - - - - - - Síntesis en REr: - - Destinos: - - - - - - - Chaperonas: plegamiento y reparación ==================================== Degradación de proteínas ======================== - - Se degradan en la vía de la ubiquitina-proteosoma Lo primero que se hace es marcarla con ubiquitina (oblicua). Destrucción de proteínas ubiquitinadas por proteasas.