Examen de Biología - MED MAY 2024 - Escalera 2 PDF

ESCALERA 2 ESCALERA 2 MEMBRANA PLASMÁTICA Todas las células de la tierra contienen una membrana que separa y protege sus componentes del medio externo. Sin membranas, no habría células, y por ende, no habría vida. La membrana plasmática es...

ESCALERA 2 ESCALERA 2 MEMBRANA PLASMÁTICA Todas las células de la tierra contienen una membrana que separa y protege sus componentes del medio externo. Sin membranas, no habría células, y por ende, no habría vida. La membrana plasmática es una delgada lámina lipoproteína de 6 a 10 nm, que delimita la célula y la separa del medio extracelular. ESCALÓN 1: ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA PLASMÀTICA A lo largo de varias décadas, resultaba obvio que la célula debía tener una estructura que la contenga, sin embargo, los microscopios utilizados durante muchos años para estudiar la célula no permitían visualizarla. Cuando las herramientas tecnológicas lo permitieron, se avanzó en el estudio de la estructura y composición de la membrana plasmática. Luego de varios años de estudio, en 1962, Robertson, formuló el concepto de “unidad de membrana”, que sugiere que todas las membranas son iguales en origen y composición, tanto las plasmáticas como las citoplasmáticas. Robertson describió a través del ME, la membrana como una estructura trilaminar: Dos capas oscuras (electrodensas) periféricas que se creyó eran proteínas y una capa central clara (electrolúcida) que atribuyó a la presencia de lípidos. En 1972 ____________ y _______________ propusieron un modelo para las membranas al cual denominaron ________________ Según este modelo, la estructura de la membrana sería una delgada lámina formada por dos capas superpuestas de _________________ con _____________________. Esta estructura se la observa mediante un ____________________________________________________. Microscopio óptico o MO: La membrana no se observa ya que está por debajo de su límite de resolución, pero puede observarse indirectamente poniendo de manifiesto alguno de sus componentes como la enzima FOSFATASA ALCALINA, cuya presencia se expresa mediante una tinción. A continuación se observa el esquema de la membrana correspondiente al Modelo del Mosaico Fluido, donde deberemos identificar sus componentes. 49 26º 1: ______________________ 2: ______________________ 3: ______________________ 4: ______________________ 5: ______________________ 6: ______________________ 7: ______________________ ESCALÓN 2: COMPONENTES DE LA MEMBRANA PLASMATICA 1. LÍPIDOS La bicapa lipídica representa la estructura fundamental de todas las membranas celulares y actúa como una barrera para el pasaje de moléculas. Constituyen cerca del 40% de los componentes de las membranas. Todos los lípidos poseen una característica en común: son moléculas anfipáticas, anfóteras o anfofílicas. Esto significa que sus moléculas contienen una zona hidrofílica (que tiene afinidad por al agua) o polar y una hidrofóbica (que no tiene afinidad por al agua) o no polar. Los lípidos de membrana son: A. FOSFOLÍPIDOS Los fosfolípidos son los lípidos más abundantes en las membranas. Debido a su carácter anfipático, los fosfolípidos, en un medio acuoso se organizan espontáneamente conformando la denominada bicapa lipídica. Las cabezas polares están orientadas hacia el medio acuoso (intra y extracelular) y las colas hidrofóbicas hacia el medio lipídico, es decir, al interior de la bicapa. 50 26º ESCALERA 2 La distribución de los fosfolípidos es distinta entre las hemicapas: *Hemicapa externa: predominan____________________ y _______________________ *Hemicapa interna: predominan _______________________, _____________________ _______ y _________________________ La fosfatidilserina posee cargan negativas que favorece a que la cara citoplasmática de la membrana sea electronegativa respecto a la cara citosolica. B. COLESTEROL El colesterol es un esteroide que se encuentra en un alto porcentaje en la membrana plasmática de las células animales, pero en menor proporción que los fosfolípidos. El colesterol, es también una molécula anfipática, de manera que presenta una orientación similar a la de los fosfolípidos: el grupo hidroxilo (polar) se orienta hacia el exterior de la bicapa y el sector hidrofóbico hacia el interior de la misma. 51 26º El colesterol interviene en la fluidez de la membrana plasmática. En los organismos, hay que mantener la fluidez que mejor se ajuste al funcionamiento normal de esa membrana bajo las condiciones que prevalezcan en el entorno. Los lípidos de la bicapa deben ser tales que el intervalo de fluidez funcional que tengan esté dentro del intervalo de temperaturas del medio, incluyendo las variaciones diarias y estacionales. Alcanzar ese intervalo de fluidez funcional no es un gran problema para animales homeotermos pero lo es algo mayor para los organismos poiquilotermos (animales de "sangre fría", plantas, microorganismos) que no pueden controlar su temperatura interna. La presencia del colesterol en estos organismos previene el compactamiento o “endurecimiento “de la bicapa a ___________ temperaturas, ya que evita que las colas de los fosfolípidos se junten y asi estabiliza la membrana. Por otro lado en climas cálidos hay ____________________ proporción de colesterol en la membrana para contrarrestar el amento en la fluidez influenciada por la temperatura. C. FLUIDEZ DE LA MEMBRANA Las membranas no son estáticas ni rígidas, sino que son estructuras dinámicas donde los componentes pueden desplazarse en todas las direcciones sobre el plano de la bicapa. La naturaleza dinámica de las membranas celulares es una propiedad esencial para el funcionamiento apropiado de la misma. Las moléculas pueden: - Rotar sobre su propio eje y trasladarse cuando difunden lateralmente sobre el plano de la membrana - O realizar un tipo de movimiento entre las distintas hemicapas llamado “flip-flop: está reservado para los fosfolípidos, es poco común y está mediado por enzimas denominadas FLIPASAS. 52 26º ESCALERA 2 Factores que favorecen la fluidez de las membranas:  Ácidos grasos insaturados  Baja concentración de colesterol  Altas temperaturas  Colas hidrocarbonadas (ácidos grasos) cortas Las “colas” de los fosfolípidos, es decir, los ácidos grasos, pueden presentarse saturados (sin dobles enlaces entre carbonos) o insaturados (uno o más enlaces dobles entre los carbonos). Las características de las “colas” de los fosfolípidos, es decir, los ácidos grasos, influyen en la fluidez de la membrana. La presencia de ácidos grasos insaturados aumenta la fluidez de la membrana, debido al “quiebre” de las colas a la altura de los dobles enlaces. Esto impide que las colas hidrocarbonadas se compacten y se disminuye el punto de fusión. Por lo tanto, a temperatura corporal la membrana es líquida o semilíquida. Por otro lado, cuando las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos son cortas, tienen menor superficie para interactuar entre sí. Esto último también favorece la fluidez de las membranas. En general, los lípidos de membrana contienen un grupo acilo (ácido graso) insaturado y otro saturado en su estructura. Ácido graso insaturado Ácido graso saturado El fosfolípido que predomina en la membrana es la fosfatidilcolina. Le siguen en este orden de frecuencia la fosfatidiletanolamina, la fosfatidilserina y la esfingomielina y el fosfatidilinositol. 53 26º ACTIVIDAD Nº 1 2. PROTEÍNAS Representan el 52% de los componentes de la membrana y se encuentran como intercaladas y empotradas en la bicapa de fosfolípidos. Diferentes membranas tienen distinta proporción y composición de proteínas, de acuerdo a sus funciones. Estas en su mayoría son proteínas globulares (estructura terciaria). Según su ubicación en la membrana se clasifican en: A. PROTEÍNAS INTEGRALES O INTRÍNSECAS Se ubican en ________________________________. Pueden atravesar total o parcialmente la bicapa, asomando a una o ambas superficies de la misma. Tienen un sector hidrofóbico, que es el que esta insertado en la membrana y una o dos regiones hidrofílicas, expuestas a los medios intra y extracelulares (ambos acuosos). Son moléculas __________________________ De acuerdo a la cantidad de veces que las proteínas integrales atraviesan la membrana se las clasifica en: Proteínas monopaso: La proteína “atraviesa” una sola vez la membrana. Proteínas multipaso: La cadena polipeptídica atraviesa dos o más veces la bicapa lipídica. A menudo se asocian en la superficie externa con carbohidratos formando glicoproteínas y hacia el citosol con elementos del citoesqueleto. Las características funcionales de la membrana plasmática son siempre gracias a la presencia de estas proteínas que pueden cumplir con las siguientes funciones: 54 26º ESCALERA 2  Soporte mecánico estructural de la membrana  Canales iónicos: Formando tubos proteicos específicos para el paso de iones, como por ejemplo canales de K+ o de Na+  Permeasas o carriers: Para permitir el paso de macromoléculas como la glucosa  Receptores específicos para hormonas, neurotransmisores y fármacos.  Uniones estables y transitorias entre las células.  Enzimas como la fosfatasa alcalina, como la 5-nucleotidasa o la bomba de K +/Na+  Reconocimiento intercelular: Glicoproteínas de antígenos de histocompatibilidad, grupos sanguíneos.  Algunas proteínas integrales están ancladas a componentes del citoesqueleto y no pueden trasladarse. De esta manera intervienen en la morfología de la célula. B. PROTEÍNAS EXTRÍNSECAS O PERIFÉRICAS La mayoría se ubican en: _________________________ Cuando estas se ubican del lado citoplasmático de la membrana suelen interactuar con el citoesqueleto. Por lo cual participan en la __________________ de la célula. Están en ________________ proporción con respecto a las integrales, sobre la cara externa o también interna de la membrana y pueden estar ligadas tanto a las proteínas integrales como a los fosfolípidos por uniones débiles. 55 26º 3. GLÚCIDOS Las membranas celulares contienen un 8% de glúcidos aproximadamente. Estos se asocian a los lípidos formando glicolípidos y a las proteínas como glicoproteínas. Todos los glúcidos unidos tanto a lípidos como a proteínas se ubican hacia afuera de la célula formando una cubierta denominada ____________________ Los hidratos de carbono de los glicolípidos y las glicoproteínas, en su mayoría oligosacáridos, suelen ubicarse en la cara no citosólica o hemicapa externa de la membrana plasmática formando una estructura de 10 a 20 nm llamada glicocálix, cuyas funciones se pueden resumir de la siguiente manera:  Protege a la superficie de la célula de agresiones mecánicas o físicas.  Debido a que los hidratos de carbono poseen cargas negativas, atraen cationes y agua del medido extracelular.  Interviene en el reconocimiento y adhesión celular. Actúan como una “huella dactilar” característica de cada célula, que permite distinguir lo propio de lo ajeno.  La especificidad del grupo sanguíneo ABO se halla determinada por algunos oligosacáridos del glicocálix presentes en las membranas plasmáticas de los glóbulos rojos o eritrocitos.  En algunos tipos celulares el glicocáliz tienen propiedades enzimáticas (enzimas del tubo digestivo: peptidasas y glicosilasas).  Actuar como receptores de moléculas que provienen del medio extracelular y que traen determinada información para la célula, por ejemplo, receptores de hormonas y neurotransmisores. El glicocálix se observa al M.O con la técnica de PAS (periodic acid schift) que tiñe las glicoproteínas. Decimos entonces que es una estructura PAS positiva. Para observarlo utilizando microscopio electrónico, se emplea la técnica Rojo Rutenio. En algunas cubiertas donde además existe abundancia de proteoglicanos se puede teñir con colorantes catiónicos como el Alcian Blue. ESCALÓN 3: CARACTERÍSTICAS La membrana posee dos características muy importantes que son la ASIMETRÍA y la FLUIDEZ Con respecto a la asimetría, las membranas celulares por lo general son asimétricas y presentan un aspecto muy diferente en la capa expuesta al interior de la célula que en la expuesta al medio interno. Las dos mitades de la bicapa muestran diferencias importantes en cuanto a su composición y función. Por un lado, los hidratos de carbono se ubican formando una capa por fuera de la célula, además de las proteínas que también se distribuyen de manera diferencial. 56 26º ESCALERA 2 ESCALÓN 4: MODELO DEL MOSAICO FLUIDO MODIFICADO En 1988 Kai Simons y Gerrit Van Meer sugirieron una idea novedosa: existen microdominios que están enriquecidos en muchos tipos de lípidos como el colesterol, glicolìpidos y esfingolìpidos. El concepto de una balsa lipìdica o acumulación lipidica es un microdominio de la membrana plasmática cuya fluidez es mucho menor a la de su entorno. Se encuentran enriquecidos en colesterol, fosfolípidos con ácidos grasos saturados y proteínas de membrana. Por lo tanto, deberíamos ver la membrana plasmática como un componente celular heterogéneo en el cual se disponen numerosas balsa de lípidos que cambian sus propiedades y definen funciones distintas en las regiones de a membrana celular ESCALÓN 5: FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMATICA Como ya se mencionó, las membranas no son simples barreras, sino que: ESCALÓN 6: ESPECIALIZACIONES O DIFERENCIACIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA Se denominan diferenciaciones o especializaciones de membrana, a las regiones de la membrana plasmática adaptadas a diferentes funciones, como la absorción, la secreción, el transporte de líquidos, la adherencia mecánica o la interacción con células adyacentes. 57 26º Recordando los tejidos: TEJIDO EPITELIAL: es un tejido que tapiza o reviste superficies, epitelios de revestimiento o forma conjuntos celulares que se especializan en la secreciòn de sustancias epitelios glandulares o glàndulas. Las cèlulas del tejido epitelial suelen estar adosadas , entre ellas no hay virtualmente ningùn elemento extracelular pero en el lìmite con el tejido conectivo sobre el que se apoyan hay una delagada matriz extracelular llamada membrana basal. La funcion de este tejido es de proteccion, secrecion, absorcion,etc. TEJIDO CONECTIVO: contiene cèlulas que se encuentran dispersas en medio de una abundante matriz extracelular. Existen varios tipos de tejidos conectivos, que se diferencian por las cèlulas que poseen y por la calidad, cantidad, distribuciòn y propiedades de la matriz extracelular. 58 26º ESCALERA 2 El tejido conectivo puede ser clasificado en propiamente dicho como aquel asociado al tejido epitelial para brindarle nutricón y conexion con otros tejidos. Ejemplos de éstos son el conectivo laxo, encontrado en la mayor parte de los organos del cuerpo y el denso en órganos como la piel o formado tendones. Ambos tejidos se diferencian por la cantidad de fibras que presentan en su matriz extracelular. Tambien se encuentra el tejido conectivo especializado como -adiposo cuya funcion es almacenamiento de triglicéridos -cartilaginoso con funcion de sosten flexible de conductos respiratorios por ejemplo -oseo que se ubica en los husos, dando sosten y proteccion a los organos vitales -hematopoyètico encargado de la sintesis de céluls sanguineas y -sanguineo que forma a la sangre cuya funcon es el trapsorte de nutrientes, gases, desechos, etc TEJIDO MUSCULAR: se caracteriza porque sus cèlulas se contraen gracias a un armazòn proteico. Hay diferentes tipos de musculos dependiendo la ubicaciòn. -esqueletico, asociado a los musculos -liso, se ubica en las vísceras y vasos sanguineos y -cardiaco, se encuentra formando el miocardio en el corazón 59 26º TEJIDO NERVIOSO: contiene neuronas y celulas accesorias. Las primeras estan especializadas en receptar, trasmitir y llevar a cabo una funciòn. Se encargan de captar estìmulos sensitivos y motores. Las segundas protegen a las neuronas y les producen la vaina de mielina (aislante que acelera la velocidad de propagaciòn de los estimulos nerviosos). En este tejido se observan redes neuronales y escaso espacio intercelular. A modo de resumen, se exponen a continuaciòn las especialziaciones de la membrana que estudiremos. 1. ESPECIALIZACIONES DE LA SUPERFICIE APICAL A. MICROVELLOSIDADES Son prolongaciones digitiformes del citoplasma con un eje o esqueleto filamentoso estable constituido por microfilamentos de actina. Están constituidos por un eje central de filamentos de actina dispuestos paralelamente por filamentos de actina se encuentran unidos entre si a través de dos proteínas ligadoras llamadas Fimbrina y Villina. Además, se unen también a proteínas integrales de membrana, mediante otra proteína llamada Miosina I. Los filamentos de actina apoyan sobre la red o membrana terminal (actina, filamentos intermedios y espectrina), debajo de la membrana plasmática. 60 26º ESCALERA 2 MO: Constituyen un borde refringente uniforme llamado “chapa estriada”, en el epitelio del intestino delgado y “ribete en cepillo” en el túbulo contorneado proximal del riñón. ME: Las Microvellosidades tienen un diámetro de 0,08 µm y una longitud de 1 µm. Los filamentos de actina se disponen paralelamente de 20 a 30 en el interior de la microvellosidad. Las microvellosidades son inmóviles y su función principal es____________________ _______ dedicadas a la absorción como las células del epitelio intestinal o del túbulo contorneado del riñon. Cada célula puede tener hasta 3000 microvellosidades. Los filamentos de las Microvellosidades no se alargan ni se acortan por eso decimos que son estables. 61 26º  En la celiaquía se produce una inflamación de la mucosa del intestino delgado como consecuencia de una intolerancia inmunológica al gluten ingerido en la cebada, trigo y centeno. Esta inflamación daña las microvellosidades y dificulta la absorción de los nutrientes B. ESTEREOCILIOS Son proyecciones del citoplasma largas y flexuosas, INMOVILES, cubiertas por membrana con un eje filamentoso de actina, con formas y tamaños variables. Son como las microvellosidades pero ___________________________. Al ME se ven como “penachos”. Se encuentran en las células del conducto deferente y el epidídimo en el aparato genital masculino, en el oído interno y en las células del bulbo olfatorio (región del sistema nervioso central). Su función también es ______________________________________ C. CILIOS Y FLAGELOS a. CILIOS Son estructuras filiformes, móviles, visibles al MO de 0,25 µm de diámetro por 10 – 20 m de largo, que se proyectan desde la superficie libre de la membrana y que en su interior poseen un haz de microtúbulos denominado axonema que actúa como armazón estructural interno (ME). I. ESTRUCTURA DEL AXONEMA En un corte trasversal el axonema ciliar está constituido por 9 pares o de microtúbulos (MTs) periféricos dispuestos de manera circular y un par central por eso decimos que su configuración interna es de “9+2”. Cada par periférico posee un microtúbulo A completo, y un microtúbulo B parcial o incompleto, que se orienta hacia la periferia. Ambos microtúbulos del par se unen con el doblete contiguo mediante la proteína ligadora 62 26º ESCALERA 2 llamada nexina que va desde el microtúbulo A hacia el microtúbulo B adyacente. Asimismo, cada doblete se une al par central gracias a las proteínas radiales que se proyectan desde el microtúbulo A de cada par, hacia el centro, donde conectan con la proteína de vaina interna que rodea al par central, los MTs de este par no están unido entre sí como los periféricos. Existe en la estructura una PROTEÍNA MOTORA con actividad ATP asa llamada DINEÍNA ciliar. La Dineína está unida al microtúbulo A, formando dos “brazos” que se orientan hacía el microtúbulo B del par contiguo. Cuando la dineína degrada ATP, obtiene la energía necesaria para que los brazos recorran un tramo del microtúbulo B vecino en dirección basal, permitiendo así la movilidad del cilio. II. CUERPO BASAL O CINETOSOMA - El cuerpo basal es una estructura hueca cilíndrica constituida por 9 tripletes de microtúbulos periféricos dispuestos en forma circular SIN par de microtúbulos centrales (9+0). - Cada triplete se compone de un microtúbulo A completo y dos microtúbulos B y C incompletos. - El Cinetosoma o cuerpo basal cumple la función de dar origen a los microtúbulos del axonema ciliar o flagelar, es decir la ciliogénesis ubicándose debajo la membrana plasmática. Este extremo más cercano al cilio tiene un material denso que es la placa ciliar o placa basal que lo cierra a modo de tapa. Los microtúbulos B y C atraviesan la placa, El microtúbulo C no la atraviesa. Los cilios son abundantes en las células del aparato respiratorio en el que, gracias a su movilidad, cumplen la función de barrido de secreciones, partículas y bacterias que se adhieren a la superficie. Además, existen células ciliadas, en las trompas de Falopio del aparato genital femenino donde se encargan a través de su movimiento, de transportar el ovocito fecundado hacia el cuerpo del útero. Los cilios se mueven en la misma dirección, de forma coordinada (como el movimiento que el viento provoca en un “campo sembrado de trigo”) 63 26º b. FLAGELOS Tienen una estructura interna idéntica que los cilios (axonema) aunque a diferencia los flagelos son prolongaciones únicas (uno por célula), más largas midiendo entre 30 – 50 m. Forma la cola de los espermatozoides (única célula flagelada) con movimientos ondulatorios. Nacen a partir de centriolos que también tienen configuración 9+0. Diferencias cilios / flagelos Cilios Flagelos Cantidad Numerosos Únicos y escasos Longitud Cortos Largos Ubicación En epitelio respiratorio Cola de espermatozoide Función Barrido Desplazamiento Tipo de movimiento Pendular Ondulatorio El síndrome de Kartagener (”enfermedad del cilio inmóvil”) se debe a una o más mutaciones de los genes que codifican la dineína ciliar. Las personas afectadas producen una dineína anómala e insuficiente provocando que los cilios y flagelos sean inmóviles, lo que provoca cuadros de bronquitis, infecciones respiratorias altas, esterilidad masculina y femenina. ACTIVIDAD Nº 2 Las microvellosidades: a- Abundan en el epitelio intestinal. b- Incrementan la superficie de absorción específica de la célula. c- Tienen movimientos pendulares para una mejor absorción. d- a y b son correctas. e- Todas son correctas. 64 26º ESCALERA 2 2. ESPECIALIZACIONES DE LA SUPERFICIE LATERAL A. UNIÓN OCLUSIVA - ZONULA OCLUDENS, UNIÓN ESTRECHA, UNION HERMETICA Diferenciación de membrana que rodea por completo a la célula a modo de cinturón, inmediatamente debajo del borde apical, actuando como un sellador alrededor de la misma. Esta unión permite que las membranas plasmáticas de ambas células involucradas se fusionen a través de proteínas integrales transmembranarias conocidas como __________________enfrentadas sellando el espacio intercelular. Y hacia el lado citosólico de las bandas, se unen a los microfilamentos de __________ del citoesqueleto mediante ______________________________________________________ La unión oclusiva representa una verdadera barrera de permeabilidad a macromoléculas desde la luz del órgano al espacio intercelular o viceversa. Están presentes en tejidos como la vejiga o el endotelio (vasos sanguíneos). 65 26º B. UNIÓN INTERMEDIA, ZONULA ADHERENS, UNIÓN EN BANDA, UNIÓN ADHESIVA, CINTURÓN ADHESIVO, BARRA TERMINAL, DESMOSOMA EN BANDA. Unión intercelular caracterizada como una franja o anillo proteico circular que une a las células adyacentes, inmediatamente por debajo de las uniones oclusivas. Formada por: ________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ 66 26º ESCALERA 2 Las cadherinas en su dominio extracelular, contactan con las cadherinas de la célula vecina mediante una línea cementante formada por GAGs (en presencia de calcio). Las uniones intermedias dejan un espacio intercelular de 15 a 20 nm. Están presentes en epitelios sometidos a grandes tensiones mecánicas como las células del estrato espinoso de la dermis, formando un anillo o cinturón que mantiene fuertemente unidas entre sí a las células del tejido. C. DESMOSOMA, MÁCULA ADHERENS, DESMOSOMA PUNTUAL O PUNTIFORME. Constituyen uniones puntiformes entre las células epiteliales contiguas a manera de remaches ubicándose por debajo del cinturón adhesivo, distribuidos irregularmente en las paredes laterales de las células. No forma un cinturón. En esta unión está formada por: *Las proteínas intrínsecas transmembranarias, son glicoproteínas, de la familia de las CADHERINAS llamadas ______________ y _______________. Las cadherinas se unen con sus pares de la célula adyacente por sus dominios extracelulares *_____________________ (desmoplaquina y placoglobina) que conforman dos placas densas discoidales, éstas por su cara citosólica se unen con *Filamentos ____________________________ los cuales como horquillas ingresan en el disco y se curvan volviendo hacia el citosol. Las células están separadas por un espacio intercelular de 30 a 50 nm. Unen fuertemente las células de los epitelios sometidos a grandes tensiones como la epidermis de la piel o epitelios de transporte como el epitelio transicional de la vejiga, otorgándoles gran resistencia mecánica, 67 26º  El pénfigo es una enfermedad autoinmune donde se observan anticuerpos dirigidos hacia las proteínas que conforman el desmosomas, generando ampollas en la piel y mucosas. D. UNIÓN COMUNICANTE, UNIÓN GAP, UNIÓN DE HENDIDURA, NEXUS, JUCTIÓN. Es una estructura que permite la unión y comunicación intercelular (cooperación metabólica), formando un canal que conecta los citoplasmas de las células epiteliales adyacentes. Posee como unidad estructural el CONEXÓN, constituido por de seis proteínas denominadas CONEXINAS, conformando un tubo cilíndrico hueco que atraviesa la bicapa de cada una de las dos membranas conectadas y el espacio que queda entre las mismas, proporcionando un canal hidrofílico para la comunicación intercelular. La presencia de las uniones comunicantes permite el paso de nutrientes y pequeñas moléculas. (monosacáridos y aminoácidos), desechos metabólicos, señales intercelulares y algunos iones. En los discos intercalares del músculo cardíaco abundan los conexones que permiten paso de iones durante la despolarización celular, hecho que provoca la propagación del impulso eléctrico y la contracción sincronizada del musculo cardiaco. ACTIVIDAD Nº 3 68 26º ESCALERA 2 3. ESPECIALIZACIONES DE LA SUPERFICIE BASAL A. HEMIDESMOSOMA Son estructuras, similares morfológicamente a los desmosomas, pero difieren de éstos tanto a nivel funcional como en su constitución bioquímica. - Hacia el citosol: Al igual que el desmosoma, posee una placa densa discoidal de 15 nm de espesor constituida por la proteína ligadora BP230. En la placa se insertan filamentos intermedios de queratina, que contactan con los dominios citosólicos de la proteína trasmembranarias INTEGRINAS. - Hacia el exterior: En sus dominios externos, las integrinas se conectan directamente a la membrana basal con la proteína laminina y a través de ésta con una red de colágeno tipo IV. Sirven de anclaje entre la superficie basal celular y la membrana basal, fijando por ejemplo los epitelios de revestimiento. 69 26º B. LABERINTO BASAL Invaginaciones de la membrana plasmática que aumentan la superficie de la misma Se observa en la región basal de las células epiteliales, como profundas invaginaciones de la membrana plasmática, en el citoplasma a este nivel abundan las mitocondrias. Su función es el transporte activo de determinadas sustancias en capilares sanguíneos, túbulos contorneados renales y glándulas salivales. C. MEMBRANA BASAL Estructura extracelular, parte de la matriz extracelular, proveniente del material secretado por la célula, que conecta el tejido epitelial con el tejido conectivo y la matriz extracelular subyacente, también rodea a las células musculares, adiposas y células de Schwann del tejido conectivo. Se puede visualizar al MO con la técnica de PAS (PAS positiva) por la presencia en su composición de glicoproteínas y proteoglicanos, como una “membrana uniforme” en la base 70 26º ESCALERA 2 de las células epiteliales. Al ME se presenta como una estructura compuesta por tres láminas: a. COMPONENTES DE LA MEMBRANA BASAL I. LÁMINA LÚCIDA O RARA Capa de 40 - 60 nm de espesor, adyacente a la membrana de células epiteliales. Está constituida por: - LAMININA: glicoproteína adhesiva formada por tres cadenas polipeptídicas largas, unidas en forma de cruz. Posee sitios de unión específicos para colágeno tipo IV de la lámina densa. - ENTACTINA: proteína ligadora con forma de “pesa de gimnasio” cuya función se cree, es contribuir a la unión entre el colágeno y la Laminina. II. LÁMINA DENSA Región de 40-60 nm adyacente al tejido conectivo. Formada por: Denso enrejado de fibras de colágeno de tipo IV. El colágeno es una proteína fibrosa cuya unidad estructural básica es el tropocolágeno. matriz de Proteoglicanos ricos en heparán sulfato. El más abundante e importante es el PERLECAN o PERLECANO. Fibrillas de anclaje (colágeno tipo VII) que anclan la lámina densa, con el tejido conectivo.que se insertan y unen la lámina densa al conectivo subyacente. La FIBRONECTINA es otra glicoproteína con función adhesiva. III. LÁMINA FIBRORETICULAR Está conformada por fibras reticulares de colágeno tipo III que constituyen una red que conecta la lámina densa al tejido conectivo subyacente. CAPAS COMPONENTES FUNCIÓN Laminina (glicoproteína) Adhesión LÁMINA LÚCIDA Entactina (glicoproteína) Adhesión Perlecan (proteoglicano) Barrera de permeabilidad, adhesión Fibronectina LÁMINA DENSA Adhesión (glicoproteína) Colágeno tipo IV Estructural Colágeno tipo VII Conectividad, estructural LÁMINA Colágeno tipo III Conectividad, estructural FIBRORETICULAR Recuerda que esta membrana no es de naturaleza fosfolipídica sino glicoproteica. b. FUNCIONES DE LA MEMBRANA BASAL  Soporte físico y estructural de los epitelios  Unión del epitelio con el tejido conectivo. También rodea a las fibras musculares, a las células de Schwann, las células endoteliales (células de los vasos sanguíneos) y a los adipocitos (células del tejido adiposo)  Ultrafiltración renal y capilar. 71 26º   Regeneración de tejidos.  Diferenciación y migración celular durante el desarrollo embrionario. Cuando células cancerosas presentes en un epitelio no atraviesan la membrana basal se habla de “carcinoma in situ”. Significa que las células malignas están limitadas al epitelio por la membrana basal, ACTIVIDAD Nº 4 Con respecto a las especializaciones de la cara basal marcar la opción incorrecta: a- El laberinto basal contiene abundantes mitocondrias b- El hemidesmosoma es similar al desmosoma en su estructura c- La lamina basal está formada por tres capas d- Una de las funciones de la membrana basal es la protección frente a células cancerígenas e- Todas son correctas ESCALÓN 7: RELACIONES CELULARES 1. UNIONES DE LAS CÉLULAS ENTRE SÍ Las células establecen uniones entre sí, gracias al reconocimiento y adhesión intercelular. Estos fenómenos ocurren debido a moléculas específicas que interactúan entre si y que se ubican en cada una de las células. A. UNIONES HETEROFÍLICAS Las moléculas involucradas en la unión entre ambas células son diferentes. Son las llamadas SELECTINAS y establecen uniones transitorias, pasajeras, temporales con otras proteínas de membrana. Por ejemplo: La salida de los leucocitos (glóbulos blancos) de los vasos sanguíneos hacía la matriz extracelular, hacia el foco de inflamación, se dan por unión de aquellos con el endotelio del vaso sanguíneo. B. UNIONES HOMOFÍLICAS Las moléculas involucradas en la unión de ambas células son iguales. Estas moléculas se denominan genéricamente CAM (Moléculas de Adhesión Celular por sus siglas en ingles). Las CAM son glicoproteínas transmembranarias que se encuentran en las superficies celulares y se unen siempre a otra CAM idéntica. Existen varios tipos de CAM que se denominan de acuerdo al tipo celular en el que predominan; La N-CAM (neuronas) las L- CAM o Cadherina E (epitelios y hepatocitos). Otros tipos son las desmogleínas y desmocolinas del desmosoma Las Cadherinas requieren la presencia de Ca++ para actuar, por esta razón su nombre. 72 26º ESCALERA 2 2. UNIONES DE LAS CÉLULAS CON LO QUE LAS RODEA MATRIZ EXTRACELULAR Estructura fibrosa acelular que rellena el espacio comprendido entre las células de los tejidos. A. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN Los componentes de La Matriz Extracelular (M.E.C) pueden clasificarse en fluidos y fibrosos. B. FUNCIONES DE LA MATRIZ EXTRACELULAR  Rellena los espacios intercelulares  Confiere a los tejidos resistencia al estiramiento y la compresión  Punto de apoyo para las células  Constituye un medio para el intercambio de nutrientes y eliminación de desechos  Medio para la transmisión de sustancias inductoras intercelulares  Facilita el movimiento y la migración celular  Cicatrización de heridas 73 26º  ELEMENTOS O COMPONENTES FLUIDOS - Agua. - Glicosaminglicanos: son moléculas ácidas con numerosas cargas negativas que atraen cargas positivas, cationes como el Na+, quien a su vez atrae agua por ser osmóticamente activo, esto aumenta el volumen (turgencia) de la MEC constituyendo una suerte de “Gel”, manteniendo la hidratación de la matriz. - Proteoglicanos: son ______________ asociados a _________________  ELEMENTOS O COMPONENTES FORMES - Colágeno: Existen varios tipos que se denominan con números romanos. El más abundante es el I. La subunidad de colágeno se llama tropocolágeno. Su función es estructural 74 26º ESCALERA 2 - Fibronectina: es una glicoproteína adhesiva que se encuentra frecuentemente en forma de agregados o fibrillas. Facilita procesos como la migración y la invasión celular. - Laminina: es una glicoproteína de adhesión que se encuentran en todas las membranas basales (como ya vimos se encuentra asociada al colágeno IV). La Laminina cumple una función estructural muy importante. Participa en la migración, proliferación y diferenciación celular 75 26º ESCALÓN 8: RELACIONES DE LAS CÉLULAS CON LA M.E.C 1 CÉLULAS DEL TEJIDO EPITELIAL Las células epiteliales se unen a los componentes de la M.E.C a través de los hemidesmosomas explicados anteriormente. 2. CÉLULAS DEL TEJIDO CONECTIVO Los fibroblastos y los adipocitos, como ejemplo, (células del tejido conectivo) están unidos a la M.E.C mediante un complejo especial de unión denominado Contacto Focal. Esta unión se lleva a cabo a través de las proteínas integrales integrinas, que por sus dominios extracelulares se unen a las fibras de colágeno a través de una proteína adhesiva, la Fibronectina. Por sus dominios citosólicos se une a los filamentos de actina a través de un conjunto de proteínas ligadoras, como la talina, vinculina, paxilina y α-actinina. ESCALÓN 9: MECANISMOS DE TRANSPORTE EN LA MEMBRANA La membrana plasmática es una barrera con permeabilidad selectiva que regula el intercambio de sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular. Sus propiedades aseguran que las sustancias esenciales, como la glucosa, los aminoácidos y los lípidos entren a la célula fácilmente, que los intermediarios metabólicos permanezcan en la célula y que los productos de desecho, como la urea, abandonen la misma. Todo esto permite a la célula mantener el medio interno relativamente constante. El paso de las moléculas a través de la membrana posee dos modalidades: una pasiva, sin gasto de energía y otra activa, con consumo de energía. De acuerdo a esto, las moléculas pueden moverse a través de la membrana según su concentración a favor de gradiente o en contra de gradiente, de concentración o eléctrico sin demanda o con demanda de energía (ATP) respectivamente. Se definen distintos tipos de transporte: 76 26º ESCALERA 2 Difusión simple PASIVO Difusión facilitada Osmosis Diálisis ACTIVO Primario: Bombas (Ej.: Na +1/K+1) Secundario Endocitosis MEDIADO POR VESICULAS Exocitosis 1. TRANSPORTE PASIVO Sin gasto de ATP y a favor de gradiente.  Difusión simple  Difusión facilitada  Osmosis  Diálisis A. DIFUSIÓN SIMPLE Puede llevarse a cabo de dos formas: 1- PASAJE POR LA MEMBRANA MOVIMIENTO DE MOLÉCULAS DESDE UNA REGIÓN DE ALTA CONCENTRACIÓN A UNA DE BAJA A TRAVÉS DE LA BICAPA FOSFOLIPÍDICA. 77 26º Los compuestos que presentan este tipo de transporte son aquellos liposolubles, pequeños y no polares (pueden ser polares, pero solo si son pequeñas como el H2O) Este mecanismo no le demanda gasto de energía (ATP) a la célula, y se produce a favor de gradiente de concentración. Ejemplos: 2- POR CANALES IÓNICOS Los canales iónicos son ___________________ formados por una o varias proteínas transmembrana. En general, son de tipo multipaso, con un interior hidrofílico. - Son altamente selectivos, porque cada canal sólo puede transportar un tipo de ion (K +, Na+, etc.). - El transporte de un ion es impulsado por el gradiente electroquímico, de mayor a menor concentración - La mayoría se abren en respuesta a estímulos.  Por una sustancia inductora (hormonas, fármacos, neurotransmisores): Dependiente de ligando  O por modificación de la carga eléctrica de la membrana: Dependiente de voltaje 78 26º ESCALERA 2 B. DIFUSIÓN FACILITADA Movimiento de compuestos que no pueden atravesar fácilmente las membranas debido a sus características (polaridad y/o tamaño), y para hacerlo necesitan transportadores, carriers o permeasas. Dichos transportadores son proteínas integrales de membrana. La difusión facilitada ocurre siempre a favor del gradiente de concentración (las moléculas se dirigen del compartimiento de mayor concentración hacia el de menor concentración) o de un gradiente de potencial eléctrico (el soluto con carga eléctrica, independientemente de su signo, se desplazará de una zona donde la carga sea mayor hacia otra donde la carga sea menor). No requiere gasto de energía (ATP). CARRIERS O PERMEASAS AL IGUAL QUE LOS CANALES IÓNICOS, LAS permeasas están formadas por proteínas transmembrana multipaso. Suelen transportar una gran variedad de iones como el HCO3- y otras moléculas polares sin carga como la glucosa. Este tipo de proteínas fijan la molécula de sustrato a transportar y a continuación sufren un cambio conformacional (estructural) reversible que les permite transportar el soluto de un lado al otro de la membrana. (translocación) Existen tres tipos de permeasas: 1- Monotransporte o Uniporte: Transfieren un sólo tipo de soluto de un lado al otro de la membrana. (ej.: transporte de glucosa en la mayoría de las células animales, desde el medio extracelular, la sangre, donde la concentración es mayor, hacia el interior de las mismas donde es menor) 2- Cotransporte o Simporte: Transfieren dos tipos de solutos, ambos en el mismo sentido. (ej.: Glucosa/Na+ en el epitelio intestinal) 3- Contratransporte o Antiporte: Transfiere dos tipos distintos de solutos en sentidos contrarios. Es decir, uno ingresa al citoplasma si, y sólo si, simultáneamente el otro sale. (ej.: ATP/ADP en la membrana interna de la mitocondria) Las proteínas transportadoras presentes en las membranas (Carriers o canales iónicos) poseen las siguientes características:  Saturabilidad (se saturan al alcanzar la máxima velocidad de transporte)  Especificidad (reconocen a sus ligandos a través de un sitio específico)  Reversibilidad  Pueden ser inhibidas por determinadas sustancias. 79 26º  Gráfico de velocidad de pasaje según concentración y saturabilidad según uso o no de permeasas C. ÓSMOSIS Es el pasaje por difusión simple del agua (movimiento del agua) a través de la membrana que se lleva a cabo siempre en forma espontánea y muy rápidamente. La difusión del agua a través de la membrana celular está directamente relacionada con las diferencias concentraciones de solutos entre una célula y el medio que la rodea. El agua difundirá desde una región donde su concentración es más alta, hacia una donde su concentración es menor (A favor de su gradiente de concentración). Para comparar las concentraciones de solutos de dos soluciones separadas por una membrana debemos aclarar los siguientes términos: - Soluciones isotónicas tienen concentraciones iguales de solutos. - Una solución hipertónica tiene mayor concentración de solutos que la otra con la que se compara. - Una solución hipotónica tiene menor concentración de solutos que la otra con la que se compara. El agua se desplaza a través de la membrana desde una solución hipotónica hacia una hipertónica. Por eso, la concentración de solutos del medio determina la dirección de ósmosis en las células. 80 26º ESCALERA 2 Si colocamos una célula, por ejemplo, un eritrocito o hematíe (glóbulo rojo) en una solución hipertónica (agua salada, por ejemplo) el H2O tenderá a salir por ósmosis hacia el medio extracelular, encogiendo o crenando al glóbulo rojo. En cambio, si el medio extracelular es hipotónico (agua destilada, por ejemplo) el H2O penetrará en la célula, hinchándola y, finalmente, ocasionando su ruptura o lisis, mecanismo denominado HEMÓLISIS. Un medio no es por sí mismo ni hipertónico ni hipotónico; siempre que se use esta terminología lo que se está haciendo es comparar un medio con respecto a otro. En la práctica médica se perfunde con solución fisiológica al 0,9% esto mantiene un medio isotónico. Las acuaporinas son canales especiales con estructura helicoidal que permiten el paso selectivo de H20. Las Acuoporinas o Acuaporinas (AQP) son estructuras proteicas tetraméricas formadas por 4 proteínas transmembranarias llamadas CHIPS que constituyen un canal central que sólo admite el paso de agua; por lo tanto, se sabe que no son canales iónicos. Están presentes en las células renales del túbulos contorneados y colector del riñón y en células de los plexos coroideos y en los glóbulos rojos. D. DIÁLISIS Proceso que ocurre en membranas semipermeables a través del cual se produce el ultrafiltrado de soluciones complejas, separando el agua y moléculas pequeñas o cristaloides, de las macromoléculas o coloides. En la diálisis renal se permite el paso a través de la membrana filtrante del riñón de moléculas pequeñas en solución, cristaloides como urea, glucosa y aminoácidos; separándolos de las proteínas del plasma, coloides. Este proceso es sin gasto de ATP. 81 26º ACTIVIDAD Nº 5 E. CASOS PARTICULARES DE TRANSPORTE PASIVO IONÓFOROS SUSTANCIAS QUE TIENEN LA PROPIEDAD DE PODER INCORPORARSE A LAS MEMBRANAS Y AUMENTAR LA PERMEABILIDAD A CIERTOS IONES. 82 26º ESCALERA 2 En general son fabricados por bacterias como mecanismos defensivos. Existen dos tipos distintos:  Transportadores móviles: Se unen reversiblemente a un ion que se encuentra en el medio con mayor concentración, giran en la bicapa y lo liberan en el otro lado de la membrana. Ej.: El antibiótico Valinomicina que transfiere K+.  Formadores de canales: Son proteínas con estructura helicoidal, en cuyo interior de la hélice hay una región hidrofílica que permite el paso de iones monovalentes (con una sola carga eléctrica). Ej.: El antibiótico Gramidicina A. 2. TRANSPORTE ACTIVO Es un transporte que se realiza en contra del gradiente, ya sea este de concentración o eléctrico y, en consecuencia, se requerirá gasto de energía. Dentro del transporte activo se pueden diferenciar dos tipos, según el origen de la energía que se utiliza para llevar a cabo el transporte.  Transporte activo primario: La energía utilizada proviene de la degradación del ATP.  Transporte activo secundario: La energía proviene de un gradiente químico (diferencia de concentración de algún compuesto) generado por el transporte activo primario. A. TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO Este tipo de transporte se realiza por medio de bombas que consumen energía en forma de ATP, hidrolizándolo a ADP + P, por lo que las bombas se suelen denominar ATPasas. 83 26º a. BOMBA NA+/K+ ATPASA Es un complejo proteico integral de la membrana plasmática cuya función es expulsar Na+ al espacio extracelular e introducir K+ al citosol. Ambos son movilizados en contra de su gradiente electroquímico, hidrolizando ATP, (100 moléculas de ATP por segundo) estableciendo así diferencias de concentración y carga entre el espacio extra e intracelular para ambos iones. Debido a que se está transportando simultáneamente dos solutos distintos en sentidos opuestos, estamos en presencia de un sistema de contratransporte. b. MECANISMO DE ACCIÓN DE LA BOMBA NA+/K+ ATPASA Por cada molécula de ATP que se hidroliza se posibilita el transporte de 3 iones Na+ hacia espacio extracelular y de 2 iones K+ al citoplasma. Las transferencias de iones se hallan acopladas, y por lo tanto no pueden realizarse una independientemente de la otra. Las funciones de la bomba de Na+/K+ son:  Mantener diferencias en las concentraciones de Na+ y K+ intra y extracelulares. Generar un potencial eléctrico de membrana, que es una diferencia de voltaje, o sea de carga, entre ambos lados de la membrana. Al bombear tres iones en una dirección y sólo dos en otra, se genera un potencial eléctrico negativo del lado interno de la membrana con respecto al externo. El lado citosólico es normalmente más negativo que el espacio extracelular.  Intervenir en la regulación del volumen celular. Generar diferencias de concentración de Na+ o K+ para que otros transportadores pasivos utilicen indirectamente la energía potencial acumulada en este gradiente, lo que llamamos Transporte activo secundario. Existen algunos fármacos como la Ouabaína y la Digoxina (DIGITALICOS) que inhiben la + + + bomba Na / K ATPasa, disminuyendo en forma secundaria el intercambio de Na con Ca+ y + aumentando así la concentración de Ca en el interior de las células musculares del corazón, permitiendo de esta forma que se contraiga con más fuerza. Por esta razón son fármacos Cardiotónicos 84 26º ESCALERA 2 c. IMPORTANCIA DE LA BOMBA SODIO/POTASIO EN NEURONAS Como resultado de las propiedades de permeabilidad de la membrana plasmática, la presencia de moléculas cargadas negativas que no difunden y la acción de la bomba de sodio- potasio, hay distribución desigual de cargas a través de la membrana. Dentro de las neuronas se encuentran proteínas aniónicas y en el liquido extracelular iones de cloro. Cuando no se ejercen relaciones nerviosas, como consecuencia del transporte de iones, el interior celular se torna más negativo con respecto al exterior. De esta manera se abren selectivamente los canales de potasio el cual sale de la neurona a favor de gradiente mientras que las proteínas anionicas permanecen estables generando un medio interno negativo. Por otro lado el exceso de cargas positivas en el medio externo, generan una diferencia de cargas se conoce como potencial de membrana en reposo y el axón se encuentra polarizado. En tejidos excitables como el neuronal, aparece un potencial de acción donde se invierten las cargas y el medio interno es positivo con respecto al exterior. Asi se abren selectivamente canales de sodio el cual en forma pasiva ingresa a la neurona invirtiendo las cargas y tornando el medio interno positivo con respecto al externo. De esta manera el axón se despolariza y esto permite la propagación de un estímulo nervioso. Finalmente luego de su paso, se produce la repolarizaciòn (nuevamente se carga negativamente afuera con respecto al medio interno). Esto es un proceso muy importante además del tejido nervioso, en diversos tipos de células como el músculo. a) , b) Potencial de reposo c) Potencial de acción 85 26º d. OTRAS BOMBAS Bombas de H+: En los lisosomas existe una bomba de H, que bombean H+ hacia el interior de los mismos, en contra de su gradiente electroquímico disminuyendo así el pH intralisosomal. Bombas de Ca+: Existen otro tipo de bombas, como las de las membranas del Retículo endoplasmático liso de las células musculares (retículo sarcoplasmático), que se encargan de bombear iones Ca++ hacia el interior del REL y mantener baja la concentración citosólica Ca++ Bomba K+/ H+: Esta bomba, presente en las células parietales del estómago, intercambia de forma activa H+ que libera hacia el espacio extracelular por K + que ingresa al citosol. El H+ se une con Cl- para formar HCl (ácido clorhídrico) responsable de la acidez gástrica. B. TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO Es un mecanismo que está indirectamente ligado a un proceso de transporte activo (ATPasa). En una cara de la célula, hay una Na+/K+ ATPasa que de forma activa saca Na+ al líquido extracelular, esto disminuye la concentración de Na+ intracelular, lo que crea un gradiente y permite que otros sistemas de cotransporte, en otra cara de la misma célula, puedan ingresar Na+ con otra sustancia si gasto energético. En otras palabras, cuando el sodio ingresa a favor de gradiente lo hace liberando la energia que absorbió en su paso inverso y esa energia es utilizada por otras moléculas que no presentan una bomba propia y necesitan desplazarse en contra de su gradiente de concentración. Como ejemplo podemos citar al Cotransporte Na+/Glucosa que permite la absorción de glucosa en epitelio de intestino y túbulos renales. ACTIVIDAD Nº 7 86 26º ESCALERA 2 3. TRANSPORTE MEDIADO POR VESICULAS Por este tipo de transporte las macromoléculas se transportan desde y hasta el interior celular. Para ello la membrana plasmática produce vesículas cuyo destino es direccionado, de acuerdo a esto existe la endocitosis y exocitosis. A. ENDOCITOSIS Proceso mediante el cual, la célula _____________ _____________________ a su interior. En este proceso una extensión de la membrana rodea progresivamente al material que será internalizado, luego se produce una gemación o invaginación de la membrana, y finalmente ésta se separa, formando una vesícula endocítica. Posteriormente, el material incorporado es digerido por los lisosomas. Se distinguen 2 tipos de endocitosis: Pinocitosis Fagocitosis 87 26º a. PINOCITOSIS Es la incorporación de fluidos y de partículas disueltas en él, por medio de pequeñas vesículas. Podemos clasificarlo en:  Pinocitosis Inespecífica (Endocitosis simple): También llamada Transcitosis. Es un proceso inespecífico y la velocidad de ingestión es muy elevada. Las células atrapan cualquier molécula que se encuentre presente en el líquido extracelular y la conducen al interior de la célula. Ej: Ig A en el epitelio intestinal del bebé  Pinocitosis Regulada (Endocitosis mediada por receptores): La endocitosis es mucho más selectiva y específica. Determinadas moléculas (ligandos) que la célula desea incorporar son reconocidos por receptores específicos, ubicados en la membrana plasmática, formando complejos ligando-receptor que confluyen en determinadas zonas de la misma, llamadas caveólas/fositas, donde serán endocitados por acción de trisqueliones (clatrina). A continuación, se forma la vesícula recubierta o revestida que se fusionará los ENDOSOMAS PRIMARIOS, donde se desacoplan ligandos de receptores. Los receptores regresan a la membrana en vesículas recicladoras para ser reutilizados. Por último, el endosoma primario, se unirá con un ENDOSOMA SECUNDARIO que recibe a su vez lisosomas (vesículas transportadoras de enzimas hidrolíticas) provenientes del Golgi. Las enzimas hidrolíticas del lisosoma degradaran el ligando endocitado previa activación por descenso del pH endoluminal a 5. Ej: Proceso es la captación de colesterol, vitamina B12, hierro, hormonas proteicas, toxinas, virus. b. FAGOCITOSIS Implica la ingestión de partículas de gran tamaño, como microorganismos, restos celulares, inclusive de otras células, por medio de vesículas llamadas fagosomas. La fagocitosis sólo se da en determinados tipos de células, llamadas células fagocíticas (macrófagos de los tejidos y glóbulos blancos sanguíneos denominados neutrófilos). Las células fagocíticas defienden nuestro organismo de infecciones, ingiriendo microorganismos patógenos por ej. Bacterias, por medio de prolongaciones de la membrana plasmática llamados pseudópodos y las internalizan, formándose así un fagosoma o vesícula fagocítica. Posteriormente será degradada por las enzimas lisosomales. Otra función sería eliminar células muertas o dañadas y restos celulares. El proceso fagocítico se desencadena por la unión del material a endocitar con ciertos receptores de la membrana plasmática que reconocen al mismo. 88 26º ESCALERA 2 B. EXOCITOSIS Proceso mediante el cual, la célula libera macromoléculas o complejos de macromoléculas a su interior. Este proceso puede ser en forma constitutiva, donde los productos a medida que son producidos son liberados por exocitosis en forma continua como por ejemplo en la exocitosis del colágeno. Por otro lado, la exocitosis puede ocurrir en forma regulada donde las vesículas se almacenan esperando un estimulo o señal extracelular para su liberación, este es el caso de la exocitosis de hormonas o neurotransmisores. Ambos procesos de transporte seràn revisados nuevamente en la unidad IV cuando veamos sistema de endomembranas ESCALÓN 10: TRANSMISIÓN DE SEÑALES INTERCELULARES Las células de los organismos multicelulares se comunican entre sí, para regularse y transmitir información. La comunicación se efectúa mediante sustancias químicas intermediarias denominadas ligandos o inductores; los ligandos pueden ser neurotransmisores, hormonas, factores de crecimiento o citocinas. Aquella célula que libera el ligando se denomina célula inductora. Los ligandos interactúan con receptores específicos formando un complejo que desencadena señales intracelulares conducentes a una respuesta. La célula receptora, se conoce como células blanco, diana, target o célula inducida y poseen un receptor específico para ese ligando. ¿PARA QUE LAS CÈLULAS SE COMUNICAN? 89 26º 1. UNIÓN O COMPLEJO LIGANDO-RECEPTOR Las sustancias inductoras son sustancias químicas que actúan sobre el Receptor de la célula blanco. Las características de estas uniones son:  Específica: El ligando actúa solo sobre receptores para ese ligando en forma de adaptación inducida. La unión inductor- receptor supone una adaptación estructural entre ambas moléculas, similar al complejo enzima-sustrato.  Saturable: El número de receptores en una célula es limitado. La cantidad de inductores va ocupando los receptores, hasta un momento en que no hay más receptores libres. En un gráfico, esto da una curva hiperbólica.  Reversible: El complejo ligando-receptor se disocia posterior a su formación y el receptor puede así tomar otro ligando. 90 26º ESCALERA 2 2. TIPOS DE SEÑALIZACIÒN Dependiendo de la proximidad entre las células inductoras y las receptoras, la comunicación puede ser:  Endócrina:  Paràcrina:  Autòcrina:  Por contacto directo:  Yuxtácrina 91 26º ACTIVIDAD Nº 8 Con respecto a la siguiente imágen ¿qué tipo de señalización se lleva a cabo? a- Sináptica b- Paràcrina c- Autòcrina d- Contacto directo e- Endócrina 3. MECANISMOS DE SEÑALES INTRACELULARES La respuesta de una célula a una molécula señalizadora depende en primer lugar de la existencia de un receptor para esa señal en la célula. Sin el receptor, la célula no captará la señal y no podrá desarrollar una respuesta. Según la composición química del ligando los receptores se pueden ubicar en diferentes lugares de la célula. De acuerdo a esto, se los puede clasificar en receptores de membrana o intracelulares: 92 26º ESCALERA 2 Aquellos ligando hidrófobos o liposolubles, como hormonas esteroideas, logran atravesar la membrana y unirse a receptores intracelulares ejerciendo su efecto más directamente y afectando la respuesta celular a nivel genético. Si bien el ingreso a la célula blanco es rápido el efecto de los ligando es duradero ya que inducen procesos de transcripción y traducción. Aquellos ligandos de mayor tamaño, proteicos o glucoproteicos, al no lograr atravesar la membrana de la célula blanco, se unen a receptores de superficie induciendo una serie de respuestas que generen la amplificación de esos ligando. El mecanismo de acción de estas últimas presentan mayor complejidad y la duración de la respuesta celular ocurre en menor tiempo que las anteriores. A. RECEPTORES DE MEMBRANA Son receptores que al unirse con el ligando específico y formar el complejo ligando- receptor, sufren una alteración en su _____________ que determina que adquieran propiedades enzimáticas que desencadenan una serie de reacciones intracelulares con amplificación de las señales para dar la respuesta celular. Se generan los llamados segundos mensajeros que son moléculas variadas que se encargan de esa amplificación. 93 26º Según las características de las propiedades enzimáticas se los clasifica en: a. RECEPTORES PROTEÍNA-TIROSINA QUINASA Cuando el ligando se une al domino extracelular de estos receptores induce un cambio conformacional que provoca la adquisición de actividad enzimática por parte del receptor provocando su actividad quinasa fosforilando aminoácidos tirosina de otras proteínas específicas (segundos mensajeros) que desencadenan la respuesta celular. Ejemplos de ligandos que utilizan receptores de este tipo son los factores de crecimiento como EGF (epidérmico), FGF (fibroblástico), HGF (hepatocitario), NGF (nervioso), VEGF (vascular) y la Insulina. b. RECEPTORES PROTEÍNA SERINA- TREONINA QUINASA En este caso la formación del complejo ligando receptor activa la propiedad enzimática del receptor que fosforila aminoácidos serinas y treoninas de diversas proteínas citosólicas, convirtiéndolas en segundos mensajeros, desatando la respuesta celular. Ejemplos de inductores que se unen a receptores de este tipo es la familia de los TGF-β (activina y dorsalina) un grupo de factores de crecimiento que actúa durante el desarrollo embrionario. c. RECEPTORES GUANILATO CICLASA La unión del ligando con esta clase de receptor provoca la conversión de GTP citosólico en GMPc (Cíclico) mediante la actividad enzimática Guanilato Ciclasa. El GMPc actúa en el citosol como segundo mensajero desencadenado una cascada de activaciones induciendo la fosforilación de proteínas. El ejemplo más importante es el Péptido Natriurético Atrial o ANP secretado por las aurículas del corazón y actúa en las células renales provocando la reabsorción de Na+ a nivel renal y en consecuencia la disminución de la presión arterial. d. RECEPTORES ACOPLADOS A PROTEÍNA G La proteína G está formado por tres subunidades, alfa, beta y gamma localizadas en la hemicapa citosólica de la membrana. La subunidad alfa posee actividad GTPasa. El dímero beta-gamma mantiene a la proteína G unida a la membrana. Cuando la subunidad α está unida a GDP, la proteína G se encuentra inactiva y solo pueden activarse cuando unen GTP (Guanosin trifosfato). La interacción del receptor con el ligando promueve un cambio conformacional en este, que induce a la activación de la proteína G, cuya subunidad α remplaza de GDP por GTP. Ahora 94 26º ESCALERA 2 activa, la subunidad α se mueve a través de la membrana, contactando con una enzima amplificadora provocando su activación (puede ser Adenilato Ciclasa que convierte el ATP en AMPc y éste activa la Quinasa A, y la Fosfolipasa C que origina diacilglicerol e inositol trifosfato y provocando su activación como Segundos mensajeros. La toxina de la bacteria Vibrio cholerae, agente del cólera, produce un bloqueo de la actividad GTPasa de la subunidad α, razón por la cual la proteína G no puede desactivarse y continúa estimulando a la Adenilato Ciclasa que aumenta el AMPc en el citosol. En las células del epitelio intestinal, el AMPc abre canales de Cl- lo que provoca la salida masiva de Na+ y Agua a la luz del intestino, en consecuencia, la diarrea acuosa típica del cólera. A continuación, esquematizamos el ciclo de la proteína G: Antes de la llegada del ligando a la célula blanco, la proteina G y las enzimas se encuentran inactivadas. Cuando el ligando se une al receptor, la proteina G se activa fosforilando al GDP al GTP al cual comenzara a desplazar a la subunidad alfa. 95 26º La subunidad alfa activada se desplaza por la membrana activando a la enzima adenilato ciclasa la cual a partir del ATP genera al AMP cíclico, el segundo mensajero encargado de la amplificación de la señal inicial. Cabe aclarar que la subunidad alfa de la proteina G tambien puede activar otras enzimas como fosfolipasa C (la cual actua sobre los fosfatidilinositol) o canales ionicos por ejemplo de Calcio. Luego de la amplificacion la célula blanco modifica su actividad celular y cuando el liganda se desprende del recpetor de membrana, la proteina G y las enzimas retornan a su estado inactivo hasta la llegada de posteriores ligandos. 96 26º ESCALERA 2 B. RECEPTORES INTRACELULARES Ubicados en __________________________________. Los ligandos que se unen a ellos deben reunir las características necesarias para atravesar la membrana, es decir deben ser moléculas liposolubles, pequeñas y poco polares por ejemplo:___________________ ________________________________________________. Los receptores intracelulares pueden ser: A- Citosólicos Se ubican en el citosol, e interactúan con el ligando conformando el complejo ligando receptor. Al formarse este complejo se activa el receptor e ingresa al núcleo celular. En el núcleo, se une a sectores del ADN específicos activando genes y en consecuencia la trascripción a ARNm, luego la síntesis de proteínas específicas que finalmente desencadenan la respuesta celular. B- Nucleares Los receptores están directamente en el núcleo celular. Ocurre lo mismo que con los anteriores. ACTIVIDAD Nº 9 Realiza un cuadro comparativo entre los receptores de membrana y los intracelulares e indica ejemplos de ligandos que utilizan cada uno GLORARIO ESCALERA 2 97 26º ESCALERA 2 DESCANSO DE LA ESCALERA 2 99 26º ESCALERA 2 1. Las proteínas tubulinas y dineína están presentes en: a. Microvellocidades. b. Estereocilios. c. Cilios. d. Flagelos. e. c y d son correctas. 2. La fluidez de la membrana plasmática es una propiedad de los: a. Ácidos grasos saturados. b. Oligosacáridos. c. Ácidos grasos insaturados. d. Triglicéridos. e. Proteínas transmembranarias. 3. El glicocáliz está formado por hidratos de carbono, en su mayoría por oligosacáridos. Estos unidos a proteínas y lípidos se ubican hacia la cara no citosólica. Las funciones del glicocáliz son: a. Proteger la superficie de las células. b. Reconocimiento y adhesión celular. c. Actuar como enzimas. d. Actuar como receptor. e. Todas son correctas. f. Solo a, b y d son correctas. 4. Las microvellosidades son prolongaciones digitiformes del citoplasma con un eje filamentoso constituido por microfilamentos de actina. Además podemos decir que: a. Tienen un diámetro de 0,08 micrometros y una longitud de 1 micrómetro. b. Están formados por 20 a 30 microfilamentos unidos entre sí por dos proteínas, fimbrina y villina. c. Las encontramos en células del conducto deferente, el epidídimo, oído interno y células del bulbo olfatorio. d. Su función es aumentar la superficie de membrana. e. c es incorrecta. 5. El síndrome de Kartagener “enfermedad del cilio inmóvil”, se debe a una o más mutaciones de los genes que codifican la dineína ciliar. Lea las afirmaciones siguientes y elija la opción correcta: a. Las personas afectadas con el síndrome pueden presentar cuadros de bronquitis, infecciones respiratorias altas, esterilidad. b. La dineína es una proteína estructural que une los microtúbulos A con los B adyacentes. c. La dineína ciliar es una ATPasa. d. Todas son correctas. e. a y c son correctas. 6. La enfermedad denominada Pénfigo, caracterizada por la formación de grandes ampollas y vesículas, se debe a: a. Una reacción autoinmune contra la desmogleínas I y III de los desmosomas. b. Una mala función de membranas por fallas en las ocludinas de uniones oclusivas. c. Mal formación de las placas discoidales de los desmosomas. d. a y c son correctas. e. Ninguna es correcta. 101 26º 7. Sobre las características de células procariotas y eucariotas, indique la opción CORRECTA: a. Las células procariotas no poseen membrana plasmática ya que ésta es reemplazada por una pared celular rica en polisacáridos y proteínas. b. Los organismos procariotas solo se diferencian de los eucariotas por la ausencia de una envoltura nuclear. c. Las células eucariotas vegetales se multiplican por división simple ya que al igual que las células procariotas carecen de centríolos. d. Las células eucariotas tienen ADN combinado con proteínas histónicas formando múltiples estructuras llamadas cromosomas, lo que las diferencia de las células procariotas. e. Todas las células eucariotas presentan cloroplastos y mitocondrias responsables de la producción de energía que moviliza los procesos de trabajo celular. 8. Consideramos 2 recipientes: A y B. Uno de ellos tiene agua destilada, y el otro, agua salada. Colocamos glóbulos rojos en ambos y se observa que en A se encogen mientras que en B se hinchan y estallan. Señale la opción correcta: a. En A el líquido es hipotónico con respecto al glóbulo rojo. b. En B el líquido es hipertónico con respecto al glóbulo rojo. c. El encogimiento de glóbulos rojos en A se explica por la difusión de agua al interior de los mismos. d. En A el líquido es hipertónico con respecto al glóbulo rojo. e. En B los glóbulos rojos están expuestos a un medio constituido por agua salada. 9. Con relación a los transportes señale: a. Los eritrocitos en un medio hipotónico se lisan debido al ingreso masivo de líquido a su interior. b. La difusión facilitada es un tipo de transporte pasivo. c. Las proteínas usadas en los transportes son saturables. d. La bomba de sodio/potasio es electrogénica. e. Todas son correctas. 10. Las uniones tipo nexo tienen una estructura: a. Tetramérica. b. Octogonal. c. Pentámera. d. Triangular. e. Hexagonal. 11. La difusión simple es un tipo de transporte a través de las membranas celulares que posee las siguientes características: a. No requiere el aporte de energía adicional ya que las moléculas a transportar se mueven independientemente de su gradiente. b. Siempre requiere el aporte de energía adicional, ya que las moléculas a transportar se mueven en contra de su gradiente c. Es el tipo de transporte a través del cual el oxígeno atraviesa la membrana plasmática. d. Siempre requiere el aporte de energía ya que las moléculas a transportar son no polares. e. Ninguna es correcta. 12. La asimetría de la membrana celular es una propiedad dada por: a. La posición de los ácidos grasos insaturados. b. La posición del colesterol. c. La posición de los oligosacáridos. 102 26º ESCALERA 2 d. La posición de los ácidos grasos saturados. e. Todas son correctas. 13. Con respecto a las uniones y comunicaciones intercelulares: a. Las uniones pueden ser comunicantes si producen un ligamento mecánico de las células o tejidos. b. En los desmosomas puntuales se fusionan las membranas, sin quedar un espacio libre entre ellas. c. Los hemidesmosomas unen la superficie celular a un sustrato, permitiendo el anclaje de la superficie celular con la membrana basal. d. La unión estrecha, forma canales iónicos que dejan pasar moléculas de una célula a otra. e. a y d son correctas. 14. Las uniones comunicantes permiten la unión y comunicación intercelular, formando un canal que conecta los citoplasmas de células adyacentes. Según lo que usted sabe, marque la opción correcta: a. Las uniones comunicantes forman un canal hidrofílico. b. El canal hidrofílico, conexon, está formado por seis subunidades denominadas conexinas. c. Estas hendiduras están reguladas por calcio, cuyo aumento de concentración los abre y disminución los cierra. d. Todas son correctas menos la c y e. e. Ninguna es correcta. 15. Referido a la transmisión de señales intracelulares, seleccionar la opción incorrecta: a. En la comunicación endócrina el ligando es una hormona. b. Las características de las uniones ligando-receptor son: Específica, insaturable y reversible. c. La respuesta de una célula a una molécula señalizadora depende de la existencia de un receptor para dicha señal. d. En la comunicación autócrina el ligando puede ser una citocina. e. La célula receptora se conoce también como target o célula inducuda. 103 26º