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ESCALERA 3 ESCALERA 3 CITOSOL Y CITOESQUELETO ESCALÓN 1: CITOSOL El citosol es una solución acuosa que tiene disueltos iones orgánicos e inorgánicos y pequeñas moléculas como monosacáridos, aminoácidos, pequeños ácidos orgánicos, etc. El citoso...

ESCALERA 3 ESCALERA 3 CITOSOL Y CITOESQUELETO ESCALÓN 1: CITOSOL El citosol es una solución acuosa que tiene disueltos iones orgánicos e inorgánicos y pequeñas moléculas como monosacáridos, aminoácidos, pequeños ácidos orgánicos, etc. El citosol en células eucariota está formada agua, enzimas e iones principalmente y además por: Reserva 1- Inclusiones Pigmentarias Componentes del citosol Cristalinas 2- Chaperonas 3- Proteasomas 1. INCLUSIONES Son materiales _____________________ que se almacenan en el citoplasma. Resultan de la acumulación de diferentes tipos de macromoléculas en grandes cantidades. A. ALIMENTOS ALMACENADOS O INCLUSIONES DE RESERVA a. GLICOSOMAS Que corresponden a acúmulos de gránulos de glucógeno presentes en hepatocitos (células del hígado) y en células musculares. 105 26º b. GOTITAS DE GRASA Acúmulos de triglicéridos comunes en los hepatocitos, en fibras musculares estriadas y en las células secretoras de leche. B. INCLUSIONES PIGMENTARIAS a. ENDÓGENOS Producidos por la célula. Un ejemplo es la Lipofucsina: Es un pigmento de color pardo marrón, constituido por fosfolípidos y proteínas. La Lipofucsina aumenta con la edad, por lo que se conoce como un pigmento de desgaste. Otros son la melanina, hemosiderina, bilirrubina, hemoglobina. b. EXÓGENOS Incorporados del ambiente. Ejemplos: Carotenos, Polvos de carbón 106 26º ESCALERA 3 C. INCLUSIONES CRISTALINAS También encontramos cristales de proteínas cuya función todavía no es del todo conocida. Por ejemplo: Cristales de Reinke en células de Leydig del testículo y Cristales de Russell en células plasmáticas 2. CHAPERONAS Las chaperonas son estructuras proteicas encargadas de asistir a las proteínas para su oportuno y adecuado plegamiento. Para asegurarse un correcto plegamiento de las proteínas, la célula utiliza chaperonas. Las chaperonas actúan a medida que una proteína va siendo sintetizada por los ribosomas. Existen tres familias de chaperonas A. hsp 70: Es la primera chaperona en actuar, es monomérica B. hsp 60: Esta actúa luego de la síntesis de la proteína “relajándola” y permitiéndole su plegamiento, es polimérica: Chaperoninas. C. hsp 90: Ayuda a que las proteínas destinadas al núcleo pueden ingresar al él. 3. PROTEASOMAS COMPLEJOS PROTEICOS ENCARGADOS DE LA DEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS CITOSÓLICAS. Los proteasomas están formados por un complejo enzimático que se organizan en anillos delimitando una cámara central y una antecámara quien reconoce la ubiquitina (proteína citosólica). Las proteínas dañadas o en desuso, que han cumplido su ciclo dentro de la célula, o que se plegaron inadecuadamente son marcadas con _________________ Así, la proteína ubiquitinizada, es reconocida por la antecámara. La proteína desenrollada es translocada dentro de la cámara central, donde las proteasas la degradan. Se producen oligopéptidos. 107 26º ACTIVIDAD Nº 1 1. Marcar la opciòn incorrecta con respecto a las inclusiones: a- Las inclusiones de melanina son pigmentarias endògenas b- El glucògeno es una reserva alimentaria c- Todas las inclusiones son transitorias d- La bilirrubina es un ejemplo de pigmento exògeno e- Todas son correctas ESCALÓN 2: CITOESQUELETO Compleja red tridimensional dinámica de filamentos proteicos que se extiende por el citoplasma entre el núcleo y la cara interna de la membrana plasmática. Ausente en_____________________________ La capacidad de las células eucariotas de adoptar distintas formas, organizar sus componentes internos, interactuar mecánicamente con el medio ambiente y llevar a cabo movimientos coordinados depende del citoesqueleto. A diferencia de nuestro esqueleto óseo, el citoesqueleto es una estructura dinámica que se reorganiza continuamente a medida que la célula cambia de forma, se divide y responde al medio ambiente. 108 26º ESCALERA 3 1. FUNCIONES  Estabilidad celular y forma celular  Locomoción celular  División celular  Movimiento de los orgánulos internos  Regulación metabólica 2. COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA Al ME esta trama o red está compuesta por tres tipos diferentes de filamentos proteicos: A. ____________________________ B. ____________________________ C. ____________________________ La estructura general del citoesqueleto está constituida por conjunto de proteínas estructurales que constituyen “la armazón” de cada componente del citoesqueleto, y además poseen proteínas accesorias que cumplen distintas funciones: reguladoras, ligadoras y motoras. Como veremos, algunas estructuras del citoesqueleto son dinámicas ya que tienen la propiedad de polimerizarse, es decir alargarse o despolimerizarse, es decir acortarse. 109 26º A. MICROTÚBULOS Tubos cilíndricos rectilíneos, de 20-25 nm de diámetro, compuestos de subunidades de la proteína globular _____________________ a. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN Los microtúbulos están compuestos por tubulina, proteína globular, presente libre en el citosol y de la que existen dos polipéptidos distintos, aunque similares, la alfa tubulina y la beta tubulina. La alfa y la beta tubulina se asocian y forman heterodímeros. En presencia de GTP, los dímeros de tubulina se unen y forman una estructura lineal llamada protofilamento. La unión en círculo de 13 protofilamentos constituye un tubo hueco de 25 nm de diámetro. Los microtúbulos manifiestan _____________________, un extremo tiende a la polimerización o despolimerización a mayor velocidad y es denominado extremo (+) o de crecimiento rápido. En el otro extremo ocurre lo mismo, pero a menor velocidad se conoce como extremo (-) o de crecimiento lento. En principio la tubulina β de cada dímero está unida a GDP cuando intercambia GDP por GTP es atraída por el extremo + del microtúbulo en crecimiento. Cuando el dímero se une al microtúbulo en formación, el GTP se hidroliza a GDP. El dímero unido a GDP, pierde 110 26º ESCALERA 3 afinidad y tiende a disociarse del microtúbulo, las tubulinas pasan a formar parte del depósito de tubulinas en el citosol, por lo que se provocaría la instantánea despolimerización. Para evitar este círculo vicioso de polimerización y despolimerización inmediata, los dímeros recién incorporados permanecen mayor tiempo unidos a GTP formando un capuchón de tubulina-GTP, evitando así la despolimerización de las tubulinas arribadas con anterioridad. Existen diversas drogas que afectan a los microtúbulos, por ejemplo, la colchicina que se une a las tubulinas e impide su polimerización, lo que en definitiva produce la despolimerización de los microtúbulos. También pueden hacerse desaparecer los microtúbulos mitóticos mediante el uso de las drogas vinblastina y vincristina, que actúan de forma semejante a la colchicina, pero en forma selectiva, sobre los microtúbulos del huso mitótico. Por lo tanto, estas drogas bloquean la división celular. Otra droga que produce los mismos efectos es el taxol, que impide la despolimerización de los microtúbulos, lo que induce su crecimiento descontrolado volviéndose imposible la división celular. 0b. PROTEÍNAS ASOCIADAS A MICROTÚBULOS (MAP) 111 26º b.1 Reguladoras  Estatmina o Prosolina: Inhibe la formación del capuchón tubulina-GTP provocando la despolimerización total de los microtúbulos.  Gama (γ) Tubulina: Sirve de molde sobre el cual se nuclean las primeras 13 tubulinas para la formación los microtúbulos en el centro organizador (centrosoma).  Tau: En las neuronas estabiliza los microtúbulos inhibiendo su despolimerización. Debemos decir que la tau también tiene función ligadora, estableciendo puentes entre los microtúbulos. En la enfermedad de Alzheimer, caracterizada por el deterioro neuronal progresivo, está alterado el funcionamiento normal de esta proteína y por lo tanto se ve incrementada la inestabilidad de los microtúbulos imposibilitando el transporte axónico. b.2 Ligadoras  MAP1 y MAP2: Proteínas que crean puentes entre los microtúbulos de las neuronas manteniéndolos unidos.  Nexina, proteínas radiales y de vaina interna: Forman parte y mantiene la estructura del axonema de cilios y flagelos. b.3 Motoras Los microtúbulos citoplasmáticos son necesarios como vías de transporte de macromoléculas y organoides (vesículas, mitocondrias, etc.).  Quinesina se une a los microtúbulos y permite el movimiento desde el extremo (-) al extremo (+). La unión a organoides membranosos y vesículas de transporte de la quinesina se produce gracias a una glicoproteína de membrana de una vesícula trasportadora llamada quinectina que contacta con esta proteína motora.  Dineína se mueve en sentido inverso, desde el extremo (+) hacia el extremo (-) de los microtúbulos y se une a los organoides membranosos mediante la dinectina. Dinectina Quinesina Dineína Dinectina c. CLASIFICACIÓN DE LOS MICROTÚBULOS Por su localización, podemos clasificarlos en: c.1 Citoplasmáticos (célula en interfase). Los microtúbulos citoplasmáticos se originan a partir del centro organizador de microtúbulos o centrosoma. Este está formado por dos centriolos (diplosoma) dispuestos en ángulo recto, cercanos al núcleo; y están rodeados por una sustancia amorfa llamada matriz centrosómica, que contiene una proteína anular llamada gama tubulina la que sirve de molde para la enucleación de tubulinas. c.2 Mitóticos (fibra del huso, durante la división celular). 112 26º ESCALERA 3 El huso mitótico es una estructura especial que se organiza sólo durante la división celular. Se describe formado por dos diplosomas enfrentados uno en cada polo de la célula. De estos centriolos parten distintos tipos de fibras (microtúbulos): las fibras cinetocóricas, polares y astrales. Las fibras cinetocóricas o cromosómicas, se unen al cinetocóro de los cromosomas y no sobrepasan el plano ecuatorial, las fibras polares se extienden sobrepasando el plano ecuatorial de la célula y permiten el elongamiento de la misma. Las fibras astrales conforman el áster. c.3 Ciliares (en el eje de los cilios) Como ya observamos en la unidad anterior c.4 Centriolares (Centriolos y en cuerpos basales). Los centriolos son estructuras constituidas por 9 tripletes de microtúbulos fusionados llamados A, B, C dispuestos en forma circular, constituyendo un cilindro hueco. El microtúbulo A es el único completo (13 protofilamentos) en cambio el B y el C son incompletos (11 protofilamentos). El cuerpo basal tiene una idéntica estructura y forma que los centriolos, son submembranosos (debajo de la membrana plasmática) y su función es dar origen a cilios y flagelos. Funciones  Mecánica o de soporte (mantienen la forma de la célula).  Circulación y transporte: transporte intracelular de sustancias y organoides  Formación del huso mitótico durante la división celular.  Formación de organoides microtubulares.  Morfogénesis. 113 26º ACTIVIDAD Nº 2 2. Indicar la opción correcta con respecto a los microtúbulos: a- Forma Microvellosidades y Estereocilios b- Los cilios están formados por 9 dobletes de microtùbulos c- Los centriolos y cuerpo basales son idénticos d- Los centriolos esta formados por 9 tripletes de microtúbulos e- Ninguna es correcta B. MICROFILAMENTOS Son las fibras más delgadas con un diámetro de 6 a 8 nm, formados por la proteína globular _____________________________ a. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN Los filamentos de actina comienzan a polimerizarse a partir del monómero ACTINA G (actina globular), estos se polimerizan formando cadenas de ACTINA F (actina filamentosa o fibrosa) que finalmente constituyen polímeros en forma de hélices dobles. Este proceso consume energía en forma de ATP. Los filamentos de actina presentan _______________al igual que los ___________________. Tienden a polimerizarse y despolimerizarse a gran velocidad por un extremo + o de crecimiento rápido, y a realizar los mismos procesos por el otro extremo, - o de crecimiento lento, a menor velocidad. 114 26º ESCALERA 3 b. PROTEÍNAS ASOCIADAS A MICROFILAMENTOS b1. Reguladoras Existen proteínas en el citosol que regulan la polimerización de los microfilamentos, algunas favoreciendo la polimerización y otras la despolimerización.  Promueve la polimerización: Profilina  Promueven la despolimerización: - Timosina - ADF - Gelsolina: Fragmenta y despolimeriza los filamentos de actina La droga citocalasina B provoca la despolimerización de los filamentos de actina: La produce un HONGO b2. Ligadoras  Filamina o ABP (actin biding protein): participa en la formación del córtex, uniendo a los filamentos en forma perpendicular.  Fodrina: une a los microfilamentos entre sí y se conecta con proteínas de membrana manteniendo la unidad del cortex debajo de la membrana. b3.Motoras  Miosina I y II: Son proteínas motoras que poseen cabezas (una cabeza la miosina I dos cabezas la miosina II) y cola. La miosina I interviene en el transporte de organoides. La miosina II se la encuentra en la célula muscula y en el anillo de segmentación en la citocinesis. El ensamblado y desensamblado de actina (armazón estructural) en el citosol determina la viscosidad de este, alternando en estados de mayor viscosidad (gel) o de menor viscosidad (sol): estado de gel-sol. En la constitución de esta estructura participa la proteína ligadora filamina o ABP (actin biding protein) que une a los filamentos de actina en ángulos rectos. Y se desarma cuando actúa la gelsolina que fragmenta los filamentos de actina. 115 26º c. CLASIFICACIÓN Se clasifican, según su distribución celular, en: - Filamentos Transcelulares: atraviesan el citoplasma en todas las direcciones a manera de fibras tensoras. - Filamentos Corticales: se ubican por debajo de la membrana plasmática formando una verdadera corteza (córtex celular). d. FUNCIONES DE LA ACTINA  Soporte mecánico y morfología.  Organización de los organoides en regiones celulares específicas. De esta forma junto con los microtúbulos, polarizan la célula.  Contracción muscular: En las células musculares los filamentos de actina no se acortan ni se alargan. Es decir que son estables. La asociación de estos microfilamentos de actina con la proteína miosina es la responsable de la contracción muscular.  Adhesión celular y desplazamiento.  Citocinesis (separación física del citoplasma en dos células hijas durante la división celular)  Motilidad celular, fundamental durante el desarrollo embrionario. C. FILAMENTOS INTERMEDIOS Los filamentos intermedios son estructuras filamentosas heterogéneas, estables, de 10 nm de diámetro que proveen fuerza de tensión (resistencia mecánica) a la célula. Según el tipo celular varían sus monómeros proteicos, pero siempre son proteínas filamentosas. a. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN A- MONÓMEROS fibrosos: Desmina, Vimentina, Queratina, GPFA, etc. B- Los monómeros paralelos entre sí forman DÍMEROS C- Dos dímeros paralelos forman TETRÁMEROS D- Los tetrámeros que se conectan por sus extremos para constituir PROTOFILAMENTOS. E- 8 protofilamentos constituyen un FILAMENTO INTERMEDIO 116 26º ESCALERA 3 A diferencia de los microfilamentos y microtúbulos, los filamentos intermedios al agruparse pierden polaridad, por lo tanto, no presentan extremo + y extremo -. Además, son estructuras estables que no se polimerizan y despolimerizan continuamente. b. CLASIFICACIÓN De acuerdo con su localización, composición y distribución, existen distintos tipos de filamentos:  b1.Filamentos de Desmina: En el miocito (célula del músculo). La proteína ligadora es la Sinamina.  b2.Filamentos de Vimentina: en células del tejido conjuntivo y en los vasos sanguíneos. En fibroblastos, endotelio y neuroglia. La proteína ligadora es la Plactina.  b3.Filamentos de Queratina (o filamentos de citoqueratina o también llamados tonofilamentos) Presentes en las en células epiteliales de piel, pelos y uñas. La proteína ligadora es la Filagrina.  b4.Laminofilamentos: forman la lámina nuclear, una delgada malla de filamentos intermedios sobre la superficie interna de la envoltura nuclear. Son los únicos que no se encuentran en el citoplasma.  b5.Filamentos gliales: en las células gliales, que sirven de soporte en el cerebro, médula espinal y sistema nervioso periférico. Constituidos por proteína gliofibrilar ácida. (PBFA) 117 26º   b6.Neurofilamentos: Constituyen el esqueleto del axón de las neuronas además de estar presentes en dendritas y cuerpo neuronal.  b7.Filamentos de espectrina: Presentes en eritrocitos. Mantienen la estructura de la célula. TIPOS DE FILAMENTOS FUNCIONES Y CARACTERISTICAS Filamentos de DESMINA Proteína ligadora: Sinamina Asociación con sarcómero. En fibras musculares (cardiacas, lisas , esqueléticas) Mantienen miofibrillas en su lugar. Filamentos de VIMENTINA En fibroblastos, endotelio y neuroglia. Control de localización del núcleo (perinuclear). Proteína ligadora: Plactina. Filamentos de QUERATINA En células epiteliales. (citoqueratinas) Proteína ligadora: Filagrina Refuerzan cohesión celular (junto a desmosomas). Unión célula-célula y célula-matriz Rigidez celular. Protección mecánica. NEUROFILAMENTOS En axones, dendritas y pericarión de neuronas. Mantiene la forma del axón (paralelos al eje del axón) Transporte de neurotransmisores. Filamentos GLIALES Dispersos en citoplasma de astrocitos y otros gliales. (proteína ácida gliofibrilar) No tienen conexiones entre sí. Se distinguen bioquímicamente de Neurofilamentos. LAMINOFILAMENTOS En la superficie interna de envoltura nuclear, (Intranucleares) reforzándola: lámina fibrosa, que es una fina capa compacta con proteínas llamadas láminas A, B y C. Filamentos de ESPECTRINA En eritrocitos. Unido a membrana plasmática. Mantiene la forma celular. Estabiliza proteínas intrínsecas ACTIVIDAD Nº 3 3. De las siguientes afirmaciones sobre citoesqueleto, seleccione la/s correcta/s: I. Los filamentos de queratina están presentes en queratinocitos y enterocitos. II. Los gliofilamentos son filamentos de neuroglia compuestos por proteína gliofibrilar ácida. III. La actina se encuentra solo en el músculo estriado voluntario y en células epiteliales. 118 26º ESCALERA 3 a- Todas. b- Solo II. c- I y III. d- I y II. e- II y II GLOSARIO ESCALERA 3 119 26º ESCALERA 3 DESCANSO DE LA ESCALERA 3 121 26º ESCALERA 3 1. En el citoesqueleto se encuentran: a. Microfilamentos de fibronectina y miosina. b. Filamentos intermedios de tubulina y desmina. c. Microtúbulos constituidos por conexones monoméricos. d. Filamentos intermedios de vimentina y citoqueratinas. e. Microtúbulos de tubulina y proteína de neurofilamentos. 2. La estructura de los cilios esta compuesta por: a. 9 tripletes de microtúbulos periféricos. b. 9 pares de microtúbulos periféricos sin par central. c. Microtúbulos y microfilamentos rodeados por membrana. d. 9 pares de microtúbulos periféricos y un par central. e. Microtúbulos asociados por villina y fimbrina. 3. La miosina es una proteína que se encuentra como: a. Proteína movilizadora de los microtúbulos. b. Principal proteína de las microvellocidades. c. Proteína de los microfilamentos. d. Principal proteína de cilios y flagelos. e. Proteínas estructurales del huso mitótico. 4. Señalar la opción correcta con respecto al citoesqueleto: a. Los microtúbulos de cilios y flagelos se desarrollan a partir del cuerpo basal. b. Los microtúbulos citoplasmáticos son necesarios para el transporte de los organoides. c. Los microfilamentos de actina están presentes en desmosomas y hemidesmosomas. d. Los estereocilios son microtúbulos polarizados compuestos por tubulina. e. a y b son correctas. 5. Una de las opciones señala la diferencia entre los cuerpos basales y los centríolos: a. Localización, número y presencia de matriz centrosómica. b. Estructura. c. Tamaño. d. Proteínas ligadoras asociadas. e. En el número de tripletes. 6. Polímeros helicoidales conformados por unas secuencias de proteínas globulares conforman una de las siguientes estructuras del citoesqueleto: a. Microtúbulos. b. Microfilamentos. c. Filamentos intermedios. d. Centriolos. e. Cuerpos basales. 7. Señale la opción INCORRECTA referida a chaperonas: a. Son las encargadas de asistir a las proteínas para su oportuno y adecuado plegamiento. b. Disminuyen durante el “estrés térmico” y en condiciones de estrés metabólico. c. Existen tres familias de chaperonas que son las hsp60, hsp70 y las hsp80. d. b y c son correctas. e. Solo a es correcta. 123 26º 8. Las organelas y vesículas que se encuentran en el citosol celular se transportan a diferentes destinos según las necesidades de la célula. Este transporte es llevado a cabo fundamentalmente por: a. Microfilamentos de miosina. b. Microtúbulos asociados a proteínas transportadoras. c. Tonofilamentos. d. Filamentos intermedios. e. Microfilamentos asociados a dineína. 9. De las siguientes afirmaciones sobre centriolos señale la opción CORRECTA: I) Participan en los procesos de división celular mitótica y meiótica. II) Están constituidos por tripletes de microtúbulos. III) Se localizan en la periferia celular. IV) No poseen microtúbulos centrales. a. I, II y IV son falsas y III es correcta. b. I y III son correctas, II y IV son falsas. c. I, II y IV son correctas, III es falsa. d. Todas son correctas. e. I, II y III son correctas, IV es falsa. 10. Con respecto a la estructura de los cilios (diferenciaciones de la superficie apical): a. Contiene un haz central de microfilamentos de actina. b. Contienen microtúbulos en una disposición de 9 tripletes periféricos. c. Es idéntica a la de esterocilios. d. Contienen dineína. e. Contienen microtúbulos en una disposición de 9 tripletes periféricos y un par central. 11. En uno de los siguientes procesos o estructuras participan microfilamentos de actina. Señale la opción CORRECTA: a. Emisión de seudópodos. b. Ciliogénesis. c. Red transcelular de desmososmas. d. Todas las anteriores son correctas. e. Ninguna de las anteriores. 12. Suponga la siguiente situación: Ud. Es médico especializado en oncología (o sea que trata personas que sufren cáncer) y tiene un paciente con cáncer. Cuando Ud. Le indica la droga vincristina o vinblastina, Ud. Lo que desea es causar el siguiente efecto en las células cancerosas: a. Inhibir la polimerización de tetrámeros fibrosos en el citosol. b. Inhibir la polimerización en el extremo más de los microtúbulos mitóticos. c. Inhibir el acoplamiento de la actina con la miosina para inhibir la movilidad celular. d. Inhibir la fosforilación de los laminofilamentos intracelulares promoviendo la ruptura de la carioteca. e. Ninguna de las anteriores. 124 26º ESCALERA 3 13. Respecto al citoesqueleto, marque la opción CORRECTA: a. Los microtúbulos son organoides sin membrana, de 25 nm y compuestos por tubulina. b. Los filamentos intermedios están compuestos por subunidades químicamente heterogéneas. c. Los filamentos de actina son responsables de los movimientos celulares. d. La actina en forma globular (actina G) puede polimerizar a la forma fibrosa (actina F). e. Todas son correctas. 14. Respecto al citoesqueleto, indique la opción VERDADERA: a. La vimentina es un microfilamento presente en células epiteliales. b. Los neurofilamentos en forma soluble sirven para identificar células de la neuroglia. c. Los cuerpos basales son centros de organización microtubular que forman el aparato mitótico. d. La colchicina inhibe la migración y citocinesis al inhibir la polimerización de microfilamentos. e. Ninguna de las anteriores es correcta. 15. Con respecto al citoesqueleto, señale la opción CORRECTA/S: I) Los filamentos de actina forman estructuras contráctiles. II) La red cortical situada debajo de la membrana celular está formada por filamentos de queratina. III) Los microtúbulos están presentes en todas las células eucariotas. a. II y III. b. Solo II. c. I y III. d. Solo III. e. Todas. 125 26º