CITOESQUELETO
CITOESQUELETO Conjunto de filamentos proteicos que tienen las siguientes funciones básicas: - dan forma forma a la la célula célula y permiten el mantenimiento de esa forma - participa participa en el movimien movimiento to celular de a o o sobre un sustrato o asociado a un medio acuoso) - se relacion relacionaa con el transp transporte orte intracelular de vesículas. Componentes: 1. Microtúbulos 2. Micr Microofila filam mento entoss 3. Fila Filame ment ntos os int inter erme medi dios os
DISPOSICIÓN CELULAR DE LOS ELEMENTOS DEL CITOESQUELETO
1. MICROTUBULOS
Formados por tubulina (proteína globular). Pueden polimerizarse y despolimerizarse (unidad: dímero de tubulina). Funciones: Transporte intracelular de vesículas, sustancias y gránulos. Determinan la forma celular y su mantenimiento. Participan en la división celular en la formación del huso acromático. Participan en la movilidad de células. Forman estructuras estables como cilios y flagelos y cuerpos basales y centríolos.
MICROTÚBULOS Y TRANSPORTE INTRACELULAR El transporte de vesículas asociado a microtúbulos requiere de proteínas motoras (dineína y kinesina), que tienen actividad ATPasa (hidrolizan ATP) Movimiento centrífugo (desde el centro de la célula hacia la periferia)
kinesina
dineína
Movimiento centrípeto (desde la periferia hacia el centro de la célula)
CILIOS / FLAGELOS y CUERPOS BASALES / CENTRÍOLOS Cilios y flagelos Prolongaciones de la superficie celular para desplazamientos Estructura 9+2 (9 pares de microtúbulos periféricos y 2 centrales) Cilios son cortos y abundantes. Flagelos muy largos y uno solo.
Cuerpos basales y centríolos Son organizadores de microtúbulos (los centríolos de los celulares y del huso; cuerpo basal los de los cilios y flagelos) Estructura 9+0 (9 tripletes de microtúbulos periféricos y ningún microtúbulo central).
MICROFILAMENTOS polimerización despolimerización
Actina F
Actina G Formados or actina G roteína lobular . Pueden olimerizarse despolimerizarse. Al filamento se lo llama actina F. La proteína motora asociada es la miosina (actividad ATP asa) Funciones: junto con la miosina son responsables de la contracción muscular. participan en la división celular en la división del citoplasma. responsables de la transición gel-sol del citosol. se relacionan con la emisión de prolongaciones celulares necesarias para movimientos (de apoyo sobre una superficie), como filopodios, pseudópodos y lamelipodios.
FILAMENTOS INTERMEDIOS
Pueden polimerizarse y despolimerizarse. La unidad es una proteína fibrosa. No son contráctiles. El tipo de filamento intermedio varía según el tipo celular. Por ejemplo, en las células epiteliales es la queratina y en las neuronas los neurofilamentos. Funciones: resistencia a la tracción asociados a los desmosomas y hemidesmosomas
DIFERENCIACIONES DE MEMBRANA
DIFERENCIACIONES DE MEMBRANA Son regiones de la membrana plasmática especializadas para realizar ciertas funciones como la absorción, la unión mecánica entre células o la interacción entre células. Según su ubicación se denominan:
APICAL
L
que está en contacto con la luz de un órgano. Ejemplo: microvellosidades, cilios, flagelos. Laterales : en el sector de la membrana que se relaciona con la membrana de otra célula. Ejemplos: unión oclusiva, unión intermedia, desmosomas, uniones gap. Basales : en el sector de membrana que “apoya” sobre la matriz extracelular. Ejemplo: hemidesmosomas.
T E R A L BASAL
MICROVELLOSIDADES Microfilamentos de actina
Microvellosidad
Son prolongaciones citoplasmáticas que se encuentran en algunas células y que permiten aumen ar a super c e e a membrana para la absorción de nutrientes. Están compuestas en su interior por microfilamentos de actina dispuestos en forma paralela.
UNIONES INTERCELULARES Permiten la unión de células entre sí o bien entre células y la matriz extracelular (material que rodea a las células). Estas uniones se producen con participación de proteínas que sirven de “nexo” célula-célula o bien célula-matriz. Son básicamente tres tipos de uniones: 1. Uniones estrechas o impermeables: unión íntima entre las membranas . 2. Uniones de anclaje: permiten la unión mecánica entre células o entre células y matriz extracelular. Ejemplos: desmosomas, hemidesmosomas y uniones adherentes. 3. Uniones comunicantes: mantienen unidas las células a la vez que permiten una comunicación citoplasma-citoplasma entre ambas. Ejemplos: uniones gap o nexus y plasmodesmos.
1. UNIONES ESTRECHAS, IMPERMEABLES U OCLUSIVAS Unen íntimamente las membranas de células adyacentes. Se caracterizan porque: • impiden el pasaje de sustancias por el espacio extracelular (vía paracelular) forzándolas al pasaje por la vía transcelular. • mantienen la diferente composición de proteínas en los distintos sectores de la membrana
Proteínas de membrana
Las uniones estrechas impiden el traslado por movimiento lateral de las proteínas por la bicapa desde la membrana apical a la lateral o basal. Como consecuencia, se mantienen las diferencias en la composición proteica de los distintos sectores de la membrana
2. UNIONES DE ANCLAJE Son uniones mecánicas célula-célula o bien célula-matriz.
Ejemplos: desmosomas (célula-célula), hemisdesmosomas (célula-matriz) y uniones adherentes (célula-célula o célula-matriz).
elemento del citoesqueleto
La unión está constituída por proteínas . proteína se denomina cadherina. Si es una unión célula-matriz la proteína es integrina.
Del lado citoplasmático, en el punto donde están estas uniones hay contacto y relación con elementos del citoesqueleto (filamentos intermedios en desmosomas y hemidesmosomas y microfilamentos de actina en uniones adherentes)
Cadherina o integrina (célula-matriz)
DESMOSOMA
HEMIDESMOSOMA
• Unión célula-célula
• Unión célula-matriz
• Proteína de unión: cadherina
• Proteína de unión: Integrina
• Componente citoesqueleto: filamentos intermedios
• Componente citoesqueleto: filamentos intermedios
UNION ADHERENTE
• Unión célula-célula
• Unión célula-matriz
• Proteína de unión: cadherina
• Proteína de unión: integrina
• Componente citoesqueleto: microfilamentos de actina
• Componente citoesqueleto: microfilamentos de actina
3. UNIONES COMUNICANTES GAP o NEXUS
PLASMODESMO
Permiten el acoplamiento químico y/o eléctrico facilitando la intercelular
Formados por canales (conexones, formados por conexina) que permiten el pasaje de moléculas.
Son perforaciones en la pared con continuidad de la membrana plasmática, lo que posibilita la comunicación entre citoplasmas.
TRANSDUCCIÓN Y
ALGUNAS DEFINICIONES… SEÑAL, LIGANDO o MOLÉCULA INFORMACIONAL: molécula capaz de desencadenar una respuesta específica en una célula. Ejemplos: hormonas, feromonas, factores de crecimiento y neurotransmisores. : c u a que em e una se a o gan o. CÉLULA DIANA: célula que recibe la señal emitida por la célula secretora. RECEPTOR: proteína presente en la célula diana (en el citosol o la membrana) y que reconoce específicamente a la señal.
TIPOS DE SEÑALES QUÍMICAS 1) Según la distancia que recorren desde la célula secretora a la célula diana Secreción autócrina: el ligando producido por la célula secretora se constituye en señal para esa misma célula. Secreción parácrina: el ligando producido por la célula secretora tiene como diana a las células vecinas, las de . Secreción endócrina (hormonas): el ligando recorre siempre muy largas distancias desde la célula secretora hasta la célula diana. Sinapsis: se da en las células nerviosas. Es un espacio muy reducido que separa una neurona de otra y esa mínima distancia deberá ser recorrida por el ligando (en este caso un neurotransmisor)
2) Según las características químicas de la señal: Señales hidrofóbicas: hormonas tiroideas, hormonas esteroideas, etc. Son capaces de atravesar libremente la membrana plasmática. El receptor está en el citoplasma. Una vez que se produce la unión receptor-ligando, se unen a secuencias específicas del ADN y activan o suprimen la expresión de ciertos genes. Señales hidrofílicas: neurotransmisores, factores de crecimiento, péptidos. No esa señal. El receptor está en la membrana. Hay distintos tipos de receptores de membrana:
receptor acoplado a canal o ionotrópico
receptor – enzima o receptor acoplado a una enzima (la función enzimática es quinasa, o sea enzimas que fosforilan sustratos específicos)
RECEPTOR ASOCIADO A PROTEÍNA G (Gs, Gi, Gq, Gk+): las proteínas G tienen 3 subunidades (α, β, γ ) y tienen unido un GTP.
TRANSDUCCIÓN DE LA SEÑAL CON RECEPTORES ASOCIADOS A PROTEÍNA G Ligando
1
GDP
Receptor (inactivo)
Prot. G (inactiva)
Enzima (inactiva)
2
GTP
Receptor Prot. G (activo) (activa)
Enzima (inactiva)
3
GTP
Receptor (activo)
Prot. G Enzima (activa) (activa)
Segundo mensajero
El receptor está inactivo (no unido aún a su ligando específico). La proteína G acoplada está inactiva (tiene unido GDP). La enzima de membrana está inactiva El ligando se une al receptor, que pasa a estar activado. Cuando el receptor se activa se le une la proteína G que expulsa el GDP que y lo reemplaza por GTP. Ahora entonces la proteína G está activada. La enzima de membrana permanece inactiva. La proteína G activa se desplaza por la bicapa hasta chocar con la enzima que ahora pasa a la forma activa. La enzima activa cataliza una reacción química cuyo producto se denomina segundo mensajero, que desencadenará en la célula el camino hacia la respuesta celular específica (el “primer mensajero” fue el ligando).
EJEMPLO: ADRENALINA La adrenalina es una hormona que se secreta especialmente en situaciones de stress. La respuesta final ante esta señal es la obtención de grandes cantidades de glucosa para luego obtener ATP. La transducción de esta señal sigue los mismos pasos descriptos para receptores asociados a proteína G. Puntualmente en este caso tenemos:
Receptor: receptor de adrenalina ( o beta – adrenérgico) Proteína G acoplada: Gs Enzima de membrana: adenilato ciclasa Segundo mensajero: AMPc
De este modo se logra transducir la señal al medio intracelular. Ahora, a partir del AMPc deberá desencadenarse la respuesta celular. ¿Cómo ocurre?...
EJEMPLO: ADRENALINA, LA RESPUESTA CELULAR AMPc PROTEINA KINASA A (PKA) Como consecuencia de la fosforilación de distintos sustratos se produce:
CASCADA DE FOSFORILACIONES QUE ACTIVAN DISTINTAS ENZIMAS
DEGRADACIÓN DE GLUCÓGENO
INACTIVACIÓN DE LA ENZIMA QUE SINTETIZA GLUCÓGENO
EJEMPLO: ACETILCOLINA La acetilcolina es un neurotransmisor y por lo tanto es un mediador de muchas sinapsis del sistema nervioso. Influye en la estimulación del sistema gastro-intestinal y del sistema muscular. La transducción de esta señal sigue los pasos descriptos para receptores asociados a proteína G. Puntualmente en este caso tenemos: Li ando: acetilcolina Receptor: receptor nicotínico de acetilcolina. Proteína G acoplada: Gq Enzima de membrana: proteína kinasa C (PKC) Segundo mensajero: IP3 (inositol tri fosfato) y DAG (diacilglicerol) Se logró transducir la señal, ahora falta ver cómo se llega a la respuesta celular…
EJEMPLO: ACETILCOLINA, LA RESPUESTA CELULAR IP3
LIBERACION DE CALCIO AL CITOSOL
DAG
ACTIVA A PKC
SE DEGRADA A ACIDO ARAQUIDÓNICO
AMPLIFICACIÓN DE LA SEÑAL Una señal que activa a una molécula de receptor que se acopla a una proteína G, activará a su vez a muchas de estas proteínas G que a su vez activarán a enzimas de la membrana. Además, la proteína G permanece activa mientras no se hidrolice el GTP. Durante ese tiempo la enzima a la que se unió seguirá activa y produciendo el segundo mensajero.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA MATRIZ EXTRACELULAR La matriz extracelular ocupa los espacios que quedan entre células. Su consistencia es variable de acuerdo a los distintos tejidos (elástica en los cartílagos, muy dura en los huesos, . Tiene función mecánica y estructural pero también se relaciona con la regulación de la forma y funciones celulares (como la proliferación, migración y desarrollo).
COMPOSICIÓN DE LA MATRIZ Proteoglucanos: son la base fundamental de la matriz extracelular. Inmersos en ellos se encuentran los otros componentes. Son polianiones (muy ricos en cargas negativas) por lo cual están muy hidratados, ocupando grandes volúmenes. Forman geles muy hidratados que funcionan del mismo modo que una esponja embebida en agua: si reciben presión, se deforman y expulsan el agua. Si dejan de recibir presión, recuperan la forma original y se rehidratan Proteínas fibrosas: son proteínas que están inmersas en la matriz de . Colágeno: brinda a la matriz resistencia a la tracción. Es una molécula muy resistente formada por tres cadenas polipeptídicas unidas entre sí por puentes de hidrógeno. Su síntesis se lleva a cabo en el REG y se modifica en el Golgi, pero su maduración se da en la matriz extracelular. Elastina: con propiedades elásticas. Ante tensiones puede deformarse pero cuando la tensión cesa, recupera su forma original Proteínas de adhesión: son proteínas que posibilitan la unión de la matriz con las células. Se unen simultáneamente a los colágenos de la matriz y a las integrinas celulares. Ejemplos: fibronectina y laminina.
COMPOSICIÓN DE LA MATRIZ
CÉLULA
MATRIZ
COLÁGENO: CARACTERÍSTICAS Y SÍNTESIS
CARACTERÍSTICAS GENERALES: Formado por 3 cadenas enrolladas entre sí y unidas por puentes de hidrógeno
Glicina es el aminoácido más abundante.
Presenta aminoácidos modificados por agregado de OH (hidroxiprolina, hidroxilisina)
Puede disponerse formando fibras o redes.
