Tema 6 - Especializaciones de Superficie y Comunicación Celular PDF

Biología TEMA 6: E S P E C I A L I Z A C I O N E S D E L A S U P E R F I C I E C E L U L A R. M E C A N I S M O S Y M O L É C U L A S D E A D H E S I Ó N C E L U L A R. C O M U N I C A C I Ó N C E L U L A R. M E C A...

Biología TEMA 6: E S P E C I A L I Z A C I O N E S D E L A S U P E R F I C I E C E L U L A R. M E C A N I S M O S Y M O L É C U L A S D E A D H E S I Ó N C E L U L A R. C O M U N I C A C I Ó N C E L U L A R. M E C A N I S M O S F U N D A M E N TA L E S D E C O M U N I C A C I Ó N C E L U L A R. Paula Sáez Espinosa [email protected] TEORIA MÓDULO I: Biología Celular General BLOQUE 1: INTRODUCCIÓN Tema 1: Contexto histórico e importancia de la Biología Celular en nutrición. Tema 2: La célula: las unidades básicas de la vida. Estructura y organización de la célula procarionte y eucarionte. BLOQUE 2: MEMBRANAS CELULARES Y CITOSOL Tema 3: Estructura, composición y función de las membranas celulares. Membrana celular y endomembranas. Dominios de membrana, cubiertas celulares y compartimentación celular. Tema 4: Compartimento citosólico: citosol, ribosomas, síntesis de proteínas y cambios postraduccionales de las mismas. Proteínas de estrés (chaperonas, ubiquitinas y proteasomas) BLOQUE 3: CITOESQUELETO Y DIFERENCIACIONES DE LA SUPERFICIE CELULAR Tema 5: Citoesqueleto. Filamentos de actina, microtúbulos y Filamentos Intermedios. Tema 6: Especializaciones de la superficie celular. Mecanismos y moléculas de adhesión celular. Comunicación celular. Mecanismos fundamentales de comunicación celular. BLOQUE 4: ORGÁNULOS MEMBRANOSOS Tema 7: Endomembranas: retículo endoplásmico, complejo de Golgi y trafico vesicular y de proteínas. Mitocondrias e intercambio de materia y energía. Tema 8: Compartimentación nuclear. Carioteca y láminas nucleares. Cromatina, cromosomas y nucléolo. Poros nucleares. Transporte núcleo/citoplasma. BLOQUE 5: RESPUESTA CELULAR Tema 9: El ciclo celular. Mitosis y meiosis. Diferenciación celular. Tema 10: Concepto y mecanismos del crecimiento, diferenciación y renovación celular. Viabilidad y muerte celular. Apoptosis. Biología celular del cáncer. ÍNDICE 1. Diferenciaciones de la membrana plasmática 1. Diferenciaciones apicales 2. Uniones intercelulares 3. Diferenciaciones basales 1. Principios generales de señalización celular 2. Receptores de superficie 1. Receptores acoplados a canales iónicos 2. Receptores acoplados a proteínas G 3. Receptores acoplados a enzimas Diferenciaciones de la membrana plasmática Dependiendo de la localización, se distinguen varios tipos de diferenciaciones APICALES Microvellosidades Estereocilios INTERCELULARES BASALES Invaginaciones Introducción a la Biología Celular - Alberts Diferenciaciones apicales Las superficies libres de las células epiteliales pueden presentar especializaciones apicales tales como microvellosidades, estereocilios y cilios Filamentos Microtúbulos de actina Introducción a la Biología Celular - Alberts Las microvellosidades son expansiones filiformes estables que permiten a la célula aumentar enormemente la superficie de su membrana plasmática Filamentos de actina Red terminal Introducción a la Biología Celular - Alberts  Epidídimo Los estereocilios se caracterizan por ser largas proyecciones con forma de apéndices, carentes de movilidad. Se encuentran en células del epidídimo, las células sensoriales del oído interno, la retina o en las neuronas olfativas. Órgano de Corti Introducción a la Biología Celular - Alberts Los cilios y los flagelos contienen microtúbulos estables movidos por dineínas Introducción a la Biología Celular - Alberts Los defectos hereditarios de la dineína ciliar causan el síndrome de Kartagener  Uniones intercelulares Los epitelios de los animales contienen varios tipos de uniones celulares Introducción a la Biología Celular - Alberts Las uniones estrechas permiten que las hojas de las células epiteliales actúen como barreras para la difusión de solutos Introducción a la Biología Celular - Alberts Las uniones adherentes forman cinturones de adhesión alrededor de las células epiteliales del intestino delgado Introducción a la Biología Celular - Alberts Los desmosomas conectan los filamentos intermedios de queratina de una célula epitelial con los de otra Introducción a la Biología Celular - Alberts Los hemidesmosomas anclan los filamentos de queratina de una célula epitelial a la lámina basal Introducción a la Biología Celular - Alberts Las uniones comunicantes proporcionan a las células vecinas un canal directo de comunicación intercitosólica Introducción a la Biología Celular - Alberts Diferenciaciones basales: invaginaciones Las invaginaciones basales son repliegues de la membrana plasmática hacia Invaginaciones el interior de la célula para incrementar el transporte de agua y electrólitos Subramanya, Arohan & Ellison (2014) Principios generales de señalización celular La transducción de señales es el proceso por el cual un tipo de señal se convierte en otro Introducción a la Biología Celular - Alberts Las células animales utilizan moléculas de señalización extracelular para comunicarse entre sí de diversas maneras Introducción a la Biología Celular - Alberts La respuesta de una célula a una molécula señal depende, en primer lugar, de que posea un receptor para esa señal. Por lo general, cada receptor es activado por un solo tipo de señal. Introducción a la Biología Celular - Alberts Receptores de superficie Los receptores de la superficie celular transmiten señales extracelulares a través de vías de señalización intracelular Introducción a la Biología Celular - Alberts Existen tres clases principales de receptores de la superficie celular Introducción a la Biología Celular - Alberts Receptores acoplados a canales iónicos En una sinapsis, una señal química es convertida en una señal eléctrica por canales iónicos regulados por transmisor postsinápticos Introducción a la Biología Celular - Alberts Receptores acoplados a proteínas G Los receptores acoplados a proteínas G (GPCR) constituyen la familia más grande de receptores de la superficie celular Introducción a la Biología Celular - Alberts Un GPCR activado activa las proteínas G, estimulando la expulsión de su GDP y la captación de GTP por la subunidad α Introducción a la Biología Celular - Alberts Receptores acoplados a enzimas  La activación de un receptor tirosina cinasa (RTK) estimula el ensamblado de un complejo de señalización intracelular Introducción a la Biología Celular - Alberts  Conceptos esenciales Una hoja epitelial tiene dos caras: la superficie apical es libre y está expuesta al aire o a un liquido corporal, la superficie basal está unida a una hoja de tejido conjuntivo, denominada lámina basal. Las microvellosidades y los estereocilios contienen filamentos de actina Las células están conectadas entre si mediante uniones celulares en las hojas epiteliales que revisten todas las superficies externas e internas del cuerpo del animal. Las proteínas de adhesión celular de la familia cadherina abarcan la membrana plasmática de la célula epitelial y se unen a cadherinas idénticas de las células epiteliales adyacentes. En una unión adherente, las cadherinas están conectadas a filamentos de actina intracelulares; en un desmosoma, están conectados a filamentos intermedios de queratina intracelulares. Los hemidesmosomas unen la cara basal de una célula epitelial a la lámina basal, una hoja especializada de matriz extracelular; la unión está mediada por proteínas transmembrana integrinas conectadas a filamentos de queratina intracelulares. Las uniones estrechas sellan una célula epitelial a la siguiente, lo que impide la difusión de moléculas hidrosolubles a través del epitelio. Las uniones comunicantes forman canales que permiten el pasaje directo de iones inorgánicos y pequeñas moléculas hidrófilas de célula a célula; en las plantas, los plasmodesmos forman un tipo de canal diferente, que atraviesa las paredes celulares, está revestido de membrana plasmática y permite el pasaje intercelular de moléculas tanto pequeñas como grandes. Las invaginaciones basales permiten aumentar la superficie de contacto entre la célula y el medio extracelular.  Conceptos esenciales En los organismos pluricelulares, las células se comunican entre sí mediante una enorme variedad de señales químicas extracelulares. Para que una molécula de señalización extracelular influya en una célula blanco, debe interactuar con un receptor proteico de esa célula. Cada receptor proteico reconoce una molécula señal particular. La mayoría de las moléculas de señalización extracelular se unen a receptores proteicos de la superficie celular que convierten (transducen) la señal extracelular en diferentes señales intracelulares, que suelen estar organizadas en vías de señalización. Existen tres tipos principales de receptores de la superficie celular: (1) receptores acoplados a canales iónicos, (2) receptores acoplados a proteínas G (GPCR) y (3) receptores acoplados a enzimas. Los GPCR y los receptores acoplados a enzimas responden a señales extracelulares mediante la activación de una o más vías de señalización intracelular que, a su vez, activan proteínas efectoras que modifican el comportamiento de la célula. La desactivación de las vías de señalización es tan importante como su activación. Cada componente activado de una vía de señalización después debe ser desactivado o eliminado para que la vía vuelva a funcionar. Los GPCR activan un tipo de proteínas de unión a GTP triméricas, llamadas proteínas G; estas actúan como interruptores moleculares, transmiten la señal por un breve periodo antes de desactivarse a si mismas por hidrólisis de su GTP unido a GDP. Los receptores acoplados a enzimas tienen dominios proteicos intracelulares que actúan como enzimas o están asociados a enzimas intracelulares. Muchos receptores acoplados a enzimas son receptores tirosina cinasas (RTK), que fosforilan a tirosinas propias y de determinadas proteínas de señalización intracelular. Luego, las fosfotirosinas de los RTK sirven como sitios de atraque para diversas proteínas de señalización intracelular. Las diferentes vías de señalización intracelular interactúan, esto permite que cada tipo celular produzca la respuesta apropiada a una combinación de señales extracelulares. En ausencia de tales señales, la mayoría de las células animales están programadas para autodestruirse por apoptosis.