Los microtúbulos, elementos del citoesqueleto, tienen una función esencial en la fisiología celular. El entramado de microtúbulos que se extiende en el citosol es muy maleable gracias a su capacidad de polimerización y despolimerización, fundamentalmente en su extremo más. Sin embargo, no todos los microtúbulos de la célula están sometidos a esta "inestabilidad dinámica". Existen estructuras celulares en las células animales, en los gametos de algunas especies vegetales y en organismos unicelulares que poseen haces de microtúbulos altamente organizados y muy estables en cuanto a su disposición y longitud: los centriolos, los cilios y los flagelos. En esta sección vamos a estudiar a los cilios y a los flagelos.
Cilios
Los cilios son expansiones celulares filiformes, de unos 0,25 µm de diámetro y unos 10 a 15 µm de longitud, que aparecen en las células animales y en algunos protozoos. Suelen disponerse densamente empaquetados, a modo de césped, en las superficies libres de numerosas células, como las que forman los epitelios de los tractos respiratorios, de los conductos del aparato reproductor femenino de mamíferos o de las branquias de los peces y bivalvos. También aparecen en numerosos protozoos. Son estructuras que pueden moverse y su principal misión es la de desplazar fluidos, como ocurre con el mucus del tracto respiratorio, pero también empujan al óvulo a lo largo de las trompas de Falopio hasta el útero o mueven el agua alrededor de las branquias. Los organismos unicelulares los usan para moverse ellos mismos o para arremolinar el líquido que les rodea y así atraer alimento. Una función del movimiento ciliar descubierta recientemente está implicada con el establecimiento de la lateralidad de determinadas estructuras de los vertebrados durante el desarrollo embrionario. El tipo de movimiento que realizan es de bateo, a modo de látigo, y de manera sincronizada, produciendo una especie de ola que desplaza el fluido en una dirección paralela a la superficie de la célula.
Esquema que ilustra los modelos de movimiento propuestos para los cilios y los flagelos. En cada caso el flujo neto del fluido es diferente.
Se han observado numerosos cilios, denominados cilios primarios, que no funcionan como estructuras móviles. Prácticamente todos los tejidos animales estudiados, excepto las células sanguíneas, poseen cilios primarios: células de los oviductos, neuronas, cartílago, ectodermo de las extremidades en desarrollo, células mesenquimáticas, ventrículos cerebrales, células epiteliales de los conductos urinarios, conductos pancreáticos, células hepáticas, e incluso células en cultivo. La mayoría de estos cilios no son móviles y se pensó que no eran funcionales. Sin embargo, se observó que la membrana ciliar tenía numerosos receptores y canales iónicos, por lo que se le asignó un papel sensorial. Por ejemplo, los receptores olfativos se encuentran en cilios dendríticos y los segmentos externos de los conos y bastones de la retina son en realidad cilios modificados. Algunos de los receptores están más densamente empaquetados en sus membranas que en el resto de la membrana plasmática de la célula. Además, existen numerosas moléculas en el interior del cilio primario que transducen estas señales. La mayor relación superficie/volumen hace que las respuestas intraciliares sean muy intensas frente a señales externas relativamente débiles. Además de sustancias químicas también pueden detectar movimientos de fluidos circundantes, actuando como mecanorreceptores.
Flagelos
Los flagelos son similares a los cilios pero mucho más largos, con unas 150 µm de longitud, y un poco más gruesos. Su principal misión es desplazar a la célula. Son mucho menos numerosos que los cilios en las células que los poseen. Su movimiento también es diferente puesto que no desplazan el líquido en una dirección paralela a la superficie de la célula sino en una dirección paralela al propio eje longitudinal del flagelo. Los flagelos son frecuentes en células móviles como ciertos organismos unicelulares y gametos masculinos.
Estructura
Los cilios y flagelos son estructuras complejas con más de 250 proteínas diferentes. Ambos contienen una estructura central de microtúbulos y otras proteínas asociadas, denominadas conjuntamente como axonema, rodeado todo ello por membrana celular. En su interior, además del axonema, se encuentran una gran cantidad de moléculas solubles que participan en cascadas de señalización y que forman la denominada matriz. Un axonema consta de 9 pares de microtúbulos exteriores que rodean a un par central. A esta disposición se la conoce como9x2 + 2. El par central de microtúbulos contiene los 13 protofilamentos típicos, pero las parejas externas comparten protofilamentos. Los cilios primarios carecen de par central. A uno de los microtúbulos de cada par periférico se le denomina túbulo A y al otro túbulo B. El A es un microtúbulo completo mientras que el B contiene sólo 10 u 11 protofilamentos propios y 2 o 3 compartidos con el A.
Esquema donde se indican los principales componentes de la estructura de un cilio o un flagelo. En los cilios primarios el par central de microtúbulos está ausente.
Esta disposición se mantiene gracias a un entramado de conexiones proteicas internas. Al menos doce proteínas diferentes se han encontrado formando parte del axonema, las cuales están implicadas fundamentalmente en mantener la organización de los microtúbulos. Las parejas de microtúbulos externos están conectadas entre sí mediante una proteína denominada nexina. Los túbulos A de cada pareja están conectados por radios proteicos a un anillo central que encierra al par central de microtúbulos. En los microtúbulos externos aparece una proteína motora asociada llamada dineína que está implicada en el movimiento de cilios y flagelos.
Ultraestructura de un flagelo. Imagen de un ependimocito del canal central de la médula espinal. Par se refiere a pares de microtúbulos y 9(2)+2 significa que el axonema está formado por 9 pares laterales y un par central de microtúbulos.
Los microtúbulos se originan por polimerización a partir de una estructura localizada en el citoplasma celular periférico denominada cuerpo basal. La estructura del cuerpo basal es similar a la de los centriolos, es decir, 9 tripletes de microtúbulos que se disponen formando una estructura cilíndrica. Carece del par central (9x3 + 0). En cada triplete sólo uno de los microtúbulos contiene una forma completa y los otros dos comparten protofilamentos. Entre el cuerpo basal y el axonema del cilio existe una zona de transición que posee sólo los 9 dobletes típicos del cilio pero no el par central. Éste se formará a partir de una estructura llamada placa basal, localizada entre la zona de transición y el doblete interno.Los microtúbulos tienen sus extremos más localizados en la punta distal de los cilios y flagelos. La parte del cuerpo basal más próxima al interior celular se ancla al citoesqueleto mediante estructuras proteicas denominadas radios ciliares
Además del axonema y sus proteínas asociadas se pueden encontrar otros tres compartimentos en los cilios, sobre todo en los cilios primarios. La membrana ciliarque, en los cilios primarios, contiene numerosos receptores y canales, consistente con la función sensorial. Otro compartimento es la matriz, la fase fluida que ocupa el interior ciliar. La matriz, además de ayudar a mantener la estructura del flagelo, también tiene proteínas quetransducen la señales generadas en la membrana. Otros dos compartimentos son la base y la parte más distal del cilio. En la base se encuentra el cuerpo basal y complejos proteicos desde los que parten y nuclean los microtúbulos del axonema. En la parte distal se encuentra un entramado proteico complejo donde aparecen proteínas asociadas a los microtúbulos que estabilizan los extremos más.
¿Cómo se produce el movimiento?
Cuando los cilios o flagelos se separan artificialmente de las células continúan moviéndose hasta que se les acaban las reservas de ATP. Esto implica que tienen movilidad intrínseca. El movimiento se produce por deslizamientos de unos pares de microtúbulos sobre otros. Las proteínas nexinas y los radios proteicos son los que impiden que el flagelo se desorganice. El movimiento de los microtúbulos está producido por la dineína, un motor molecular, puesto que es donde se produce la hidrólisis de ATP y si se elimina, el movimiento cesa, aún en presencia de ATP. La dineína se ancla con su zona globular al microtúbulo B de una pareja externa y con la zona motora al microtúbulo A del par vecino. El proceso es similar al que se utiliza para el transporte de orgánulos en el citoplasma celular pero en este caso la carga que transporta es otro microtúbulo. Cuando la dineína se activa produce un desplazamiento de un par respecto al otro. Para permitir un movimiento eficiente se necesita una coordinación entre las dineína de los dobletes externos de microtúbulos. El control del movimiento parece depender de las concentraciones de calcio y permite a la célula variar el movimiento de estas estructuras. Una cuestión interesante es que no todas las dineínas se pueden activar a la vez sino de manera sincrónica.
Formación de cilios y flagelos. Cuerpos basales.
Los cilios y flagelos que tendrá una célula se produce durante la diferenciación celular y por tanto se tienen que formar de nuevo. Los microtúbulos se forman a partir de los microtúbulos que forman el cuerpo basal. Pero entonces, ¿quién forma los cuerpos basales? Inicialmente, unode los centriolos del centrosoma migra hacia la membrana plasmática, contacta con ella y se inicia la polimerización de los túbulos A y B del axonema. Al final del proceso el centriolo se transforma en cuerpo basal. ¿Cómo aporta la célula suficiente cantidad de centriolos? Existen al menos tres formas de producir centriolos: a) por división de los centriolos gracias a un proceso por el que se forman nuevos centriolos a partir de la pared de centriolos preexistentes; b) por la presencia de deuterosomas, que son estructuras proteicas a partir de las cuales los centriolos pueden formarse independientemente de otros centriolos, lo cual es importante cuando la célula tiene que crear una gran cantidad de cilios; c) las plantas, que carecen de centriolos, realizan un proceso similar al anterior pero con otro tipo de agregados propios de los vegetales.
Hay numerosas enfermedades humanas con base en el cilio denominadas ciliopatías. Incluyen aleatoriedad de la lateralidad, anormalidades en el cierre y estructuración del tubo neural, polidactilia, riñón cístico, enfermedades hepáticas y pancreáticas, degeneración retiniana, efectos cognitivos y obesidad.
Citoesqueleto
La motilidad celular es uno de los grandes logros de la evolución y el citoesqueleto, un sistema de fibras citoplasmáticas, esencial como componente de soporte para este proceso y guía del transporte de organelos intracelulares y otros elementos. Su aparición temprana en la evolución puede comprobarse por la similitud genómica y estructural, en Bacteria y Archaea, de las proteínas MreB y MB1 con la actina de eucariotes.
Las células eucariotas tienen la capacidad de organizar movimientos directos para migrar, alimentarse, dividirse y dirigir coordinadamente el transporte de materiales intracelulares. El mecanismo y dirección del movimiento se realiza de diferentes maneras y está asociado con disipación de la energía. Los motores moleculares son los prototipos de máquinas protéicas que transportan organelos a lo largo de microtúbulos y filamentos de actina, convirtiendo la energía libre derivada de la hidrólisis del ATP en movimiento dirigido. Otro tipo de movimiento direccionado y que consume ATP está mediado por el ensamblaje polarizado de polímeros, principalmente actina.
El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos del citosol que ocupa el interior de todas las células animales y vegetales. Adquiere una relevancia especial en las animales, que carecen de pared celular rígida, pues el citoesqueleto mantiene la estructura y la forma de la célula. Actúa como bastidor para la organización de la célula y la fijación de orgánulos y enzimas.
También, es responsable de muchos de los movimientos celulares. En muchas células, el citoesqueleto no es una estructura permanente, sino que se desmantela y se reconstruye sin cesar. Se forma a partir de tres tipos principales de filamentos proteicos: microtúbulos, filamentos de actina y filamentos intermedios, unidos entre sí y a otras estructuras celulares por diversas proteínas. Los movimientos de las células eucarióticas están casi siempre mediatizados por los filamentos de actina o los microtúbulos.
La motilidad celular es uno de los grandes logros de la evolución y el citoesqueleto, un sistema de fibras citoplasmáticas, esencial como componente de soporte para este proceso y guía del transporte de organelos intracelulares y otros elementos. Su aparición temprana en la evolución puede comprobarse por la similitud genómica y estructural, en Bacteria y Archaea, de las proteínas MreB y MB1 con la actina de eucariotes. Las células eucariotas tienen la capacidad de organizar movimientos directos para migrar, alimentarse, dividirse y dirigir coordinadamente el transporte de materiales intracelulares. El mecanismo y dirección del movimiento se realiza de diferentes maneras y está asociado con disipación de la energía. Los motores moleculares son los prototipos de máquinas protéicas que transportan organelos a lo largo de microtúbulos y filamentos de actina, convirtiendo la energía libre derivada de la hidrólisis del ATP en movimiento dirigido. Otro tipo de movimiento direccionado y que consume ATP está mediado por el ensamblaje polarizado de polímeros, principalmente actina.
El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos del citosol que ocupa el interior de todas las células animales y vegetales. Adquiere una relevancia especial en las animales, que carecen de pared celular rígida, pues el citoesqueleto mantiene la estructura y la forma de la célula. Actúa como bastidor para la organización de la célula y la fijación de orgánulos y enzimas.
También, es responsable de muchos de los movimientos celulares. En muchas células, el citoesqueleto no es una estructura permanente, sino que se desmantela y se reconstruye sin cesar. Se forma a partir de tres tipos principales de filamentos proteicos: microtúbulos, filamentos de actina y filamentos intermedios, unidos entre sí y a otras estructuras celulares por diversas proteínas. Los movimientos de las células eucarióticas están casi siempre mediatizados por los filamentos de actina o los microtúbulos.
Muchas células tienen en la superficie pelos flexibles llamados cilios o flagelos, que contienen un núcleo formado por un haz de microtúbulos capaz de desarrollar movimientos de flexión regulares que requieren energía. Los espermatozoides nadan con ayuda de flagelos, por ejemplo, y las células que revisten el intestino y otros conductos del cuerpo de los vertebrados tienen en la superficie numerosos cilios que impulsan líquidos y partículas en una dirección determinada.Se encuentran grandes haces de filamentos de actina en las células musculares donde, junto con una proteína llamada miosina, generan contracciones poderosas. Los movimientos asociados con la división celular dependen en animales y plantas de los filamentos de actina y los microtúbulos, que distribuyen los cromosomas y otros componentes celulares entre las dos células hijas en fase de segregación. Las células animales y vegetales realizan muchos otros movimientos para adquirir una forma determinada o para conservar su compleja estructura interna.
Muchas celulas animales, vegetales y de protistas poseen cilios y flagelos. En la base de todos ellos existe una estructura semejante al centriolo. Este orgánulo se ha encontrado hasta ahora en las células animales y en algunos vegetales inferiores. Al microscopio electrónico, el centriolo aparece como un cilindro de unas 150 milimicras de diámetro. La porción periférica es más densa a los electrones que la porción central, que tiene escasa densidad electrónica. La porción periférica contiene pequeños cilindros de un diámetro que oscila entre las 15 y las 20 milimicras, orientados paralelamente al eje del cilindro mayor. Existen nueve grupos de túbulos, cada uno de los cuales tiene tres subunidades cilíndricas. La posición del centriolo suele ser fija para cada tipo de células. Se ha observado que de un centrilo pueden surgir centrilos hijos. Éstos parecen originarse como brotes en ángulo recto y forman, junto con el centriolo materno, una estructura denominada diplosoma, que participa en la formación del huso acromático que se desarrolla durante la mitosis.
3.10.1. Conceptos.
El citoesqueleto es una estructura proteica que permite soportar la membrana plasmática, la formación de estructuras como los lamelipodios, el movimiento de vesículas y otros elementos intracelulares.
La polimerización controlada de actina y tubulina es responsable de la movilidad de las células eucariotas y de la forma de éstas.
El movimiento de las células eucariotas es el resultado de la acción coordinada de formación de extensiones, adherencias y retracciones de la membrana, en donde la red de actina y las interacciones entre estas y los motores moleculares juegan un papel fundamental.
Los microtúbulos controlan la distribución espacial de estas actividades, creando una polarización de la célula que determina la dirección del movimiento.
En el citoesqueleto se pueden encontrar tres tipos de fibras citosólicas de polímeros ordenados a partir de monómeros unidos por enlaces no covalentes: los microfilamentos con un diámetro de 7 a 9 nm, los filamentos intermedios de 10 nm de diámetro y los microtúbulos de 24 nm. Una característica del movimiento de todas las células es la polaridad, esto es, unas estructuras siempre están al frente de la célula (lamelipodio) y otras en la parte de atrás. La maquinaria que permite la migración celular está formada por el citoesqueleto de actina, que tienen un tamaño superior y variable a cualquier organelo celular. Por su capacidad de ensamblarse y desensamblarse puede cambiar fácilmente la forma de la célula.
El citoesqueleto es una estructura proteica que permite soportar la membrana plasmática, la formación de estructuras como los lamelipodios, el movimiento de vesículas y otros elementos intracelulares.
La polimerización controlada de actina y tubulina es responsable de la movilidad de las células eucariotas y de la forma de éstas.
El movimiento de las células eucariotas es el resultado de la acción coordinada de formación de extensiones, adherencias y retracciones de la membrana, en donde la red de actina y las interacciones entre estas y los motores moleculares juegan un papel fundamental.
Los microtúbulos controlan la distribución espacial de estas actividades, creando una polarización de la célula que determina la dirección del movimiento.
En el citoesqueleto se pueden encontrar tres tipos de fibras citosólicas de polímeros ordenados a partir de monómeros unidos por enlaces no covalentes: los microfilamentos con un diámetro de 7 a 9 nm, los filamentos intermedios de 10 nm de diámetro y los microtúbulos de 24 nm. Una característica del movimiento de todas las células es la polaridad, esto es, unas estructuras siempre están al frente de la célula (lamelipodio) y otras en la parte de atrás. La maquinaria que permite la migración celular está formada por el citoesqueleto de actina, que tienen un tamaño superior y variable a cualquier organelo celular. Por su capacidad de ensamblarse y desensamblarse puede cambiar fácilmente la forma de la célula.
3.10.2. Microfilamentos - Citoesqueleto de actina
La actina es la proteína intracelular mas abundante en eucariotes. Puede llegar a representar hasta el 10% del peso total de p
roteína. Pesa alrededor de 43 kD y está conservada evolutivamente. Algunos organismos tienen un solo gen (levaduras) mientras que otros tienen múltiples genes. Por ejemplo en humanos existen 6 genes diferentes y en algunas plantas puede haber hasta 60. Existe como un monómero globular llamado G-actina y como polímero filamentoso, F-actina. Cada molécula de actina tiene un ión de Mg+2 que forma complejo bien con ATP o con ADP, existiendo por lo tanto cuatro formas diferentes de actina. El plegamiento de la proteína permite la formación de dos lóbulos con una hendidura en la mitad que permite la unión del ATP y el Mg+2, y un cambio de conformación.
La actina es la proteína intracelular mas abundante en eucariotes. Puede llegar a representar hasta el 10% del peso total de p
roteína. Pesa alrededor de 43 kD y está conservada evolutivamente. Algunos organismos tienen un solo gen (levaduras) mientras que otros tienen múltiples genes. Por ejemplo en humanos existen 6 genes diferentes y en algunas plantas puede haber hasta 60. Existe como un monómero globular llamado G-actina y como polímero filamentoso, F-actina. Cada molécula de actina tiene un ión de Mg+2 que forma complejo bien con ATP o con ADP, existiendo por lo tanto cuatro formas diferentes de actina. El plegamiento de la proteína permite la formación de dos lóbulos con una hendidura en la mitad que permite la unión del ATP y el Mg+2, y un cambio de conformación.
• Porque es importante del cambio conformacional de la actina y como afecta su funcionalidad?.
• Como funciona la actina en la contracción muscular, en la citocinesis, como soporte mecánico, en unión con proteínas membrana y en locomoción?
• Como funciona la actina en la contracción muscular, en la citocinesis, como soporte mecánico, en unión con proteínas membrana y en locomoción?
La actina presenta principalmente dos arreglos dentro de la célula: uno en forma de ramillete y otro en red de filamentos entrecruzados. El primero se presenta principalmente hacia la periferia de la célula y forma unas protrusiones por el alineamiento de fibras paralelas y son la base de la formación de microvellocidades y filopodios. Las redes entrecruzadas pueden ser de dos tipos, las cercanas a la membrana que le sirven de soporte y es bidimensional, y las que ocupan todo el citosol que tienen un carácter tridimensional y que le dan características de gel. Las fibras se mantienen juntas por proteínas que permiten el entrecruzamiento y en la zona cortical por anclaje a proteínas de membrana.
• La miosina, que es la principal proteína responsable de la contracción muscular, se combina con la actina, y ambas actúan en la acción contráctil del músculo esquelético y en distintos tipos de movimiento celular. ¿Como interactua el ATP con la miosina?
3.10.3. Microtúbulos y proteínas motoras
Los microtúbulos son polímeros de la proteína tubulina, un heterodímero de a y b tubulina de unos 55 kD, de secuencias igualmente muy conservadas. Estas proteínas guardan una homología grande con la proteína bacteriana FtsZ que juega un papel importante en la división celular.
Las proteínas globulares pueden también agruparse en diminutos túbulos huecos que actúan como entramado estructural de las células y, al mismo tiempo, transportan sustancias de una parte de la célula a otra. Cada uno de estos microtúbulos está formado por dos tipos de moléculas proteicas casi esféricas que se disponen por parejas y se unen en el extremo creciente del microtúbulo y aumentan su longitud en función de las necesidades. Los microtúbulos constituyen también la estructura interna de los cilios y flagelos, apéndices de la membrana de los que se sirven algunos microorganismos para moverse.
Los microtúbulos son responsables del movimiento de cilios y flagelos y del movimiento de vesículas intracelularmente. Esto es el resultado de la polimerización y despolimerización de microtúbulos y de la acción de proteínas motoras. En algunos casos los movimientos celulares son debidos a ambos mecanismos (por ejemplo, la separación de cromosomas durante la meiosis).
Varios de los movimientos celulares dependen de la interacción entre filamentos de actina y la proteína motora miosina, una APTasa que se mueve a lo largo de los filamentos de actina y acopla la hidrólisis del ATP a cambios conformacionales. Los análisis genómicos muestran que existen varios genes altamente conservados, especialmente, en la región responsable del “motor”.
Los microtúbulos son polímeros de la proteína tubulina, un heterodímero de a y b tubulina de unos 55 kD, de secuencias igualmente muy conservadas. Estas proteínas guardan una homología grande con la proteína bacteriana FtsZ que juega un papel importante en la división celular.
Las proteínas globulares pueden también agruparse en diminutos túbulos huecos que actúan como entramado estructural de las células y, al mismo tiempo, transportan sustancias de una parte de la célula a otra. Cada uno de estos microtúbulos está formado por dos tipos de moléculas proteicas casi esféricas que se disponen por parejas y se unen en el extremo creciente del microtúbulo y aumentan su longitud en función de las necesidades. Los microtúbulos constituyen también la estructura interna de los cilios y flagelos, apéndices de la membrana de los que se sirven algunos microorganismos para moverse.
Los microtúbulos son responsables del movimiento de cilios y flagelos y del movimiento de vesículas intracelularmente. Esto es el resultado de la polimerización y despolimerización de microtúbulos y de la acción de proteínas motoras. En algunos casos los movimientos celulares son debidos a ambos mecanismos (por ejemplo, la separación de cromosomas durante la meiosis).Varios de los movimientos celulares dependen de la interacción entre filamentos de actina y la proteína motora miosina, una APTasa que se mueve a lo largo de los filamentos de actina y acopla la hidrólisis del ATP a cambios conformacionales. Los análisis genómicos muestran que existen varios genes altamente conservados, especialmente, en la región responsable del “motor”.
• ¿Cuales son los mecanismos por los cuales las proteínas que unen actina regulan la contracción de los músculos liso y esquelético?.
• ¿Como funcionan los microtubulos en el transporte intracelular de organelos, en el huso mitótico y en la locomoción de flagelados?. ¿Cual es la función de los centros organizadores de microtúbulos (COM)?.
• ¿Como funcionan los microtubulos en el transporte intracelular de organelos, en el huso mitótico y en la locomoción de flagelados?. ¿Cual es la función de los centros organizadores de microtúbulos (COM)?.
Las proteínas microtubulares asociadas (MAPs) estabilizan a los microtúbulos y a estos con los organelos y membrana. Las proteínas motoras o ATPasas asociadas a microtúbulos (un subtipo de MAPs) movilizan organelos y otros elementos sobre los microtúbulos.
* Quinesinas
* Dineínas citoplasmáticas
* Dineína ciliar / flagelar
* Dinamina
* Quinesinas
* Dineínas citoplasmáticas
* Dineína ciliar / flagelar
* Dinamina
Como interactua el ATP con las quinesinas y el papel de estas en el transporte de organelos?.
Que muestra esta fotografìa? Que tipo de proteínas estarian involucradas?
3.10.4. Filamentos intermedios
Proteínas fuertes, estables y poco solubles. Diámetro de aprox. 10 nm. Compuestas por proteínas fibrosas que se combinan en dímeros helicoidales, que se asocian para formar tetrámeros alargados (protofibrillas). Cuatro protofibrillas conforman un filamento intermedio. Son apolares y tienen como funciones mantener la fuerza de tensión celular (principal) y como soporte mecánico.
Clasificación de las proteínas de los filamentos intermedios:
- Tipo I: Queratinas ácidas Epitelio
- Tipo II: Queratinas básicas Epitelio
- Tipo III: Vimentina Mesenquima
- Desmina Músculo
- Periferina Neuronas
- Tipo IV: NF (L,M,H) Neuronas
- Internexina S. Nervioso en formación.
- Tipo V: Lamininas A,B,C Núcleo todas las células.
- Tipo VI
La mayoría de células adultas posee un solo tipo de filamentos intermedios citoplasmáticos. El patrón de distribución celular de los filamentos intermedios puede ayudar al diagnóstico oncológico. Las Proteínas Asociadas a los Filamentos Intermedios (IFAPs) forman una red con los filamentos intermedios, organelos y la membrana plasmática. Algunas IFAP también interaccionan con los microtúbulos.
3.11. Adhesiones intercelulares.
Se producen antes de que pueda ser organizada una unión de anclaje. Indispensables para el desarrollo de tejidos en los que participa la migración celular.
Se producen antes de que pueda ser organizada una unión de anclaje. Indispensables para el desarrollo de tejidos en los que participa la migración celular.
Se requiere:
1. Un mecanismo que dirija las células hasta su destino final (quimiotaxis)
2. Extendido de moléculas adhesivas en la matriz extracelular o sobre la superficie de determinadas células guiando las células migradoras (orientación de vía).
Cuando la célula migratoria alcanza su destino, puede reconocer otros tipos celulares apropiados y asociarse formando tejidos, necesitandose mecanismos de adhesión celular.
3.11.1. CadherinasSon las principales moléculas de adhesión. Son glucoproteinas con un solo dominio transmembrana, con 700-750 aa. Plegada en 5 dominios c/u 100 aa. 4 de estos dominios contiene lugares de unión al Ca+2. Correlacionada con los principales procesos morfogenicos en la segregación tisular. Cadherina E, se concentra en las bandas de adhesión en tej. Epiteliales. Cadherinas E, N, P. Conectan los filamentos de actina de los citoesqueletos de las células adyacentes, manteniendolas unidas. Tienen una unión omofilica. Un dominio citoplasmatico interactua con la actina por medio de unión con proteínas intracelular = catenina indispensable para la adhesión.
3.11.2. Selectinas (lectinas)
Familia de proteínas de unión a carbohidratos de la superficie celular. Actúan en las adhesiones intercelulares transitorias en las circulación sanguínea. Contienen un gran dominio de lectina que en presencia de Ca+2 se une a un oligosacarido especifíco de otra célula.
•Selectina E, C = Endoteliales
•Selectina P = Plaquetas
•Selectina L = Leucocitos.
Familia de proteínas de unión a carbohidratos de la superficie celular. Actúan en las adhesiones intercelulares transitorias en las circulación sanguínea. Contienen un gran dominio de lectina que en presencia de Ca+2 se une a un oligosacarido especifíco de otra célula.
•Selectina E, C = Endoteliales
•Selectina P = Plaquetas
•Selectina L = Leucocitos.
3.11.3. Adhesiones independientes de Ca+2.
Mediado principalmente por las proteínas pertenecientes a la superfamilia de las inmunoglobulinas. N-CAM. Se unen por interacción homofílica. Algunas heterofílicas ICAM, se expresan en células endoteliales y se unen a integrinas en la superficie de los globulos blancos. Existe por lo menos 20 formas de N-CAM todas tienen un gran dominio extracelular plegada en 5 dominios. Dominios intracelulares tienen tamaño variable. Algunas N-CAM contienen gran cantidad de ácido siálico, esta carga (-), impide la adhesión celular.
Mediado principalmente por las proteínas pertenecientes a la superfamilia de las inmunoglobulinas. N-CAM. Se unen por interacción homofílica. Algunas heterofílicas ICAM, se expresan en células endoteliales y se unen a integrinas en la superficie de los globulos blancos. Existe por lo menos 20 formas de N-CAM todas tienen un gran dominio extracelular plegada en 5 dominios. Dominios intracelulares tienen tamaño variable. Algunas N-CAM contienen gran cantidad de ácido siálico, esta carga (-), impide la adhesión celular.
3.11.4. Integrinas
Principales receptores utilizados para unirse a la matriz. Union heterofilica. Constituida por dos subunidades (a y b) proteicas transmembrana unidas no covalentemente. Se unen a la matriz con moléculas de fibronectina o laminina. Median interacciones bidireccionales entre la matriz y el citoesqueleto Actuan como transductor de señal. Pueden activar cascadas de señalización intracelular ej. Vía de fosfolipidos de inositol.
Principales receptores utilizados para unirse a la matriz. Union heterofilica. Constituida por dos subunidades (a y b) proteicas transmembrana unidas no covalentemente. Se unen a la matriz con moléculas de fibronectina o laminina. Median interacciones bidireccionales entre la matriz y el citoesqueleto Actuan como transductor de señal. Pueden activar cascadas de señalización intracelular ej. Vía de fosfolipidos de inositol.
3.12. Uniones celulares
Las células que están en contacto estrecho entres sí suelen desarrollar uniones intercelulares especializadas, en las que participan las membranas plasmáticas y otros componentes. Estas estructuras permiten que las células adyacentes formen conexiones estrechas unas con otras o tengan comunicación rápida. En los animales hay tres tipos frecuentes de estos contactos intercelulares: desmosomas, uniones estancas y uniones de hendidura (nexos), y en plantas, los plasmodesmas. Las regiones de las membranas plasmaticas que interaccionan con el citoplasma subyacente y/o el espacio intercelular se pueden clasificar funcionalmente en:
Las células que están en contacto estrecho entres sí suelen desarrollar uniones intercelulares especializadas, en las que participan las membranas plasmáticas y otros componentes. Estas estructuras permiten que las células adyacentes formen conexiones estrechas unas con otras o tengan comunicación rápida. En los animales hay tres tipos frecuentes de estos contactos intercelulares: desmosomas, uniones estancas y uniones de hendidura (nexos), y en plantas, los plasmodesmas. Las regiones de las membranas plasmaticas que interaccionan con el citoplasma subyacente y/o el espacio intercelular se pueden clasificar funcionalmente en:
3.12.1. Uniones de oclusión o uniones de estanca (tigh junction)
Juegan un importante doble papel en el mantenimiento de la función de barrera selectiva. Ej. Epitelio Intestinal. Actúan como barreras contra la libre difusión de las proteínas de membrana. Constituyen un sistema de sellado entre las células vecinas, de tal manera que moléculas hidrosolubles no se pueden difundir entre las células. La estructura molecular de las uniones estancas. No es conocida; la criofractura revela que están compuestas por una red filiforme que rodea la zona apical. Estos compuestos filiformes están compuestos por largas hileras de proteínas transmembranales especificas, situadas en cada uno de las membranas plasmaticas implicadas uniendose directamente y ocluyendo el espacio intercelular.
En el MET; las uniones se resuelven en una serie de conexiones puntuales entre las hemimembranas externas de las dos células adyacentes.
Son áreas de conexiones intimas entre las membranas de células adyacentes, a tal punto que el espacio intercelular que rodea a las células queda sellado, evitando de este modo el paso de líquido hacia dicho espacio y desde éste hacia la luz apical. Estas uniones están situadas justamente por debajo del borde apical de la célula. Si se colocan en la luz de la cavidad epitelial trazadores opacos, como la ferritina, éstos no penetran en el espacio intercelular sino que son detenidos a nivel de las uniones estrecha. Las micrografías electrónicas de estas uniones muestran que en las región donde están presentes las membranas de las dos células hay un contacto directo de una con otra, mediante proteínas que las enlazan.
El empleo de los métodos de congelación-fractura permitió estudiar la organización tridimensional de las uniones estrechas. Estas aparecen como una red de elevaciones sobre la mitad citoplásmatica de la membrana externa, con surcos complementarios en la mitad externa. El relieve está formado por partículas, posiblemente de proteína, de 3 a 4 nm de diámetro. La conexión está constituida por una doble hilera de estas partículas, una de cada célula. Aunque no se conoce la estructura molecular de estas uniones, es posible que las partículas proteicas de las dos células formen enlaces extremadamente compactos entre sí, fundiendo prácticamente la dos membranas plasmáticas y creando un cierre impenetrable. El tratamiento del epitelio con la proteasa tripsina destruye las uniones estancas, demostrando que las proteínas son un componente estructural esencial.
Otra posibilidad es que las partículas intramembranosas en las uniones estancas sean micelas lipídicas, no proteínas, y que las zonas que sellan el espacio entre las dos células estén constituidas por una larga micela lipídica cilíndrica. Las proteínas podrían ser componentes estructurales esenciales de las conexiones, pero las micelas lipídicas formarían el verdadero cierre.
Las uniones estrechas son muy abundantes en epitelios como el del túbulo colector del riñón, en que el transporte de agua e iones se efectúa predominantemente a través de las membranas apicales y basales y tiene alta resistencia eléctrica. En otros epitelios, que tienen baja resistencia y menos uniones estrechas ( por ejemplo, el de la vesícula biliar), el transporte es principalmente paracelular (es decir, entre las células)
Se debe resaltar que una única zona de contacto no crea un cierre perfecto. El número de estas estructuras en tejidos distintos es más o menos proporcional a las diferencias en la composición de los fluidos a los dos lados del epitelio. Por ejemplo, la función de las células epiteliales en el túbulo proximal del riñón es absorber glucosa, ciertas sales y aminoácidos del filtrado que dará lugar a la orina y devolverlos al flujo sanguíneo. Las concentraciones de sal y nutrientes a cada lado de esta capa celular no son muy diferentes. En consecuencia, la unión estanca está formada sólo pro una o dos zonas de contacto. Como contraste, las células del ácino pancreátcico están conectadas pro tres o cuatro zonas y las del epitelio del intestino delgado pro seis o más.
Juegan un importante doble papel en el mantenimiento de la función de barrera selectiva. Ej. Epitelio Intestinal. Actúan como barreras contra la libre difusión de las proteínas de membrana. Constituyen un sistema de sellado entre las células vecinas, de tal manera que moléculas hidrosolubles no se pueden difundir entre las células. La estructura molecular de las uniones estancas. No es conocida; la criofractura revela que están compuestas por una red filiforme que rodea la zona apical. Estos compuestos filiformes están compuestos por largas hileras de proteínas transmembranales especificas, situadas en cada uno de las membranas plasmaticas implicadas uniendose directamente y ocluyendo el espacio intercelular.
En el MET; las uniones se resuelven en una serie de conexiones puntuales entre las hemimembranas externas de las dos células adyacentes.
Son áreas de conexiones intimas entre las membranas de células adyacentes, a tal punto que el espacio intercelular que rodea a las células queda sellado, evitando de este modo el paso de líquido hacia dicho espacio y desde éste hacia la luz apical. Estas uniones están situadas justamente por debajo del borde apical de la célula. Si se colocan en la luz de la cavidad epitelial trazadores opacos, como la ferritina, éstos no penetran en el espacio intercelular sino que son detenidos a nivel de las uniones estrecha. Las micrografías electrónicas de estas uniones muestran que en las región donde están presentes las membranas de las dos células hay un contacto directo de una con otra, mediante proteínas que las enlazan.
El empleo de los métodos de congelación-fractura permitió estudiar la organización tridimensional de las uniones estrechas. Estas aparecen como una red de elevaciones sobre la mitad citoplásmatica de la membrana externa, con surcos complementarios en la mitad externa. El relieve está formado por partículas, posiblemente de proteína, de 3 a 4 nm de diámetro. La conexión está constituida por una doble hilera de estas partículas, una de cada célula. Aunque no se conoce la estructura molecular de estas uniones, es posible que las partículas proteicas de las dos células formen enlaces extremadamente compactos entre sí, fundiendo prácticamente la dos membranas plasmáticas y creando un cierre impenetrable. El tratamiento del epitelio con la proteasa tripsina destruye las uniones estancas, demostrando que las proteínas son un componente estructural esencial.
Otra posibilidad es que las partículas intramembranosas en las uniones estancas sean micelas lipídicas, no proteínas, y que las zonas que sellan el espacio entre las dos células estén constituidas por una larga micela lipídica cilíndrica. Las proteínas podrían ser componentes estructurales esenciales de las conexiones, pero las micelas lipídicas formarían el verdadero cierre.
Las uniones estrechas son muy abundantes en epitelios como el del túbulo colector del riñón, en que el transporte de agua e iones se efectúa predominantemente a través de las membranas apicales y basales y tiene alta resistencia eléctrica. En otros epitelios, que tienen baja resistencia y menos uniones estrechas ( por ejemplo, el de la vesícula biliar), el transporte es principalmente paracelular (es decir, entre las células)
Se debe resaltar que una única zona de contacto no crea un cierre perfecto. El número de estas estructuras en tejidos distintos es más o menos proporcional a las diferencias en la composición de los fluidos a los dos lados del epitelio. Por ejemplo, la función de las células epiteliales en el túbulo proximal del riñón es absorber glucosa, ciertas sales y aminoácidos del filtrado que dará lugar a la orina y devolverlos al flujo sanguíneo. Las concentraciones de sal y nutrientes a cada lado de esta capa celular no son muy diferentes. En consecuencia, la unión estanca está formada sólo pro una o dos zonas de contacto. Como contraste, las células del ácino pancreátcico están conectadas pro tres o cuatro zonas y las del epitelio del intestino delgado pro seis o más.
3.12.2. Uniones de anclaje
Ampliamente distribuidas en los tejidos animales. Se constituyen como unidades estructurales resistentes, conectando los elementos citoesqueleticos de una célula a los esqueletos de sus vecinas o a la matriz extracelular. Abundantes en los tejidos sometidos a tensiones mecánicas ej. Músculo Cardiaco, Epidermis. Compuesta por dos clases de proteínas.
Ampliamente distribuidas en los tejidos animales. Se constituyen como unidades estructurales resistentes, conectando los elementos citoesqueleticos de una célula a los esqueletos de sus vecinas o a la matriz extracelular. Abundantes en los tejidos sometidos a tensiones mecánicas ej. Músculo Cardiaco, Epidermis. Compuesta por dos clases de proteínas.
1. Proteínas de adhesión intracelular (forman una placa en la cara citoplasma conectan el complejo de unión a filamentos de actina o intermedios)
2. Glucoproteinas transmembranales de unión. Dominios citoplasmaticos se unen a una o mas proteínas de adhesión y los dominios extracelulares interaccionan con la matriz o con otras glucoproteinas transmembranales.
3.12.2.1. Uniones adherentes intercelulares (regiones de anclaje filamentos de actina).
En la mayoría de tejidos No epiteliales. Reducidas regiones de adhesión con formas puntuales o zig-zagantes. Conectan las fibras de actina situadas en el citoplasma apical de las célula adyacente.
En la mayoría de tejidos No epiteliales. Reducidas regiones de adhesión con formas puntuales o zig-zagantes. Conectan las fibras de actina situadas en el citoplasma apical de las célula adyacente.
3.12.2.1.1. Bandas de adhesión (zonula adherens) situadas cerca de la membrana luminal y por debajo de las uniones estanca. Construye un anillo contractil de filamentos de actina, situado en la cara citoplasmatica en la región membranosa implicada en la unión. Los filamentos de actina se unen cel-cel mediante proteínas de unión (cadherinas), cuyos dominios extracelulares se unen a otra molécula de cadherina idéntica en la célula adyacente. Se cree que la contracción de esta red depende de proteínas motoras (miosina)
3.12.2.1.2. Contactos focales o placas de adhesion (célula - matriz)
Establecidos con la matriz extracelular. Las glucoproteinas transmembranales de unión integrinas (no dependendientes de Ca) conectan los haces de fibra de actina a la matriz extracelular
Establecidos con la matriz extracelular. Las glucoproteinas transmembranales de unión integrinas (no dependendientes de Ca) conectan los haces de fibra de actina a la matriz extracelular
3.12.2.1.3. Uniones septadas
Solo en tejidos invertebrados. Forman una banda continua alrededor de los márgenes de la célula. Actúan como lugares de anclaje para los filamentos de actina. Se cree que ayudan a mantener juntas las células.
Solo en tejidos invertebrados. Forman una banda continua alrededor de los márgenes de la célula. Actúan como lugares de anclaje para los filamentos de actina. Se cree que ayudan a mantener juntas las células.
3.12.2.2. Regiones de anclaje de los filamentos intermedios
Actúan como remaches, repartiendo las fuerzas de tensión a lo largo del epitelio y del tejido conjuntivo subyacente. Los desmosomas son regiones engrosadas de la membrana plástica donde las células están estrechamente unidas con sus vecinas. Aumentan la rigidez de los tejidos manteniendo las células firmemente ligadas y actúan como puntos de anclaje de las fibras intracelulares. Las dos células se mantienen unidas mediante filamentos proteínicos que cruzan e espacio intercelular de 24nm de anchura que hay entre las superficies celulares. Los desmosomas giran al interior de las células mediante sistemas de filamentos intermedios. Así pues, las redes de estos filamentos en células adyacentes están conectadas de manera que las fuerzas se distribuyen en todo el tejido. Al parecer, la función de los desmosomas es solo mecánica, o sea la de mantener unida a la célula en un sitio determinado. En consecuencia, las células pueden formar láminas resistentes, pese a lo cual las sustancias todavía pueden cruzar con libertad los espacios que hay entre la membranas plasmáticas. Hay varios tipos de desmosomas:
Actúan como remaches, repartiendo las fuerzas de tensión a lo largo del epitelio y del tejido conjuntivo subyacente. Los desmosomas son regiones engrosadas de la membrana plástica donde las células están estrechamente unidas con sus vecinas. Aumentan la rigidez de los tejidos manteniendo las células firmemente ligadas y actúan como puntos de anclaje de las fibras intracelulares. Las dos células se mantienen unidas mediante filamentos proteínicos que cruzan e espacio intercelular de 24nm de anchura que hay entre las superficies celulares. Los desmosomas giran al interior de las células mediante sistemas de filamentos intermedios. Así pues, las redes de estos filamentos en células adyacentes están conectadas de manera que las fuerzas se distribuyen en todo el tejido. Al parecer, la función de los desmosomas es solo mecánica, o sea la de mantener unida a la célula en un sitio determinado. En consecuencia, las células pueden formar láminas resistentes, pese a lo cual las sustancias todavía pueden cruzar con libertad los espacios que hay entre la membranas plasmáticas. Hay varios tipos de desmosomas:
3.12.2.2.1. Desmosomas puntuales (célula – célula)
Contactos intercelulares puntiformes mantienen unidas las células. Actúan como lugares de anclaje para los filamentos intermedios. Forman una red estructural en el citoplasma dándole rigidez. Los filamentos intermedios de las células adyacentes están conectados formando una red continua a lo largo del tejido. El tipo de filamento anclado al desmosoma depende del tejido: queratina (células epiteliales), desmina (fibras músculo cardiaco). Consta de una placa citoplasmatica densa une los elementos citoesqueleticos a las proteínas de unión (cadherinas).
Los desmosomas puntuales son zonas de contacto entre las células de forma abotonada. La distancia entre las membranas plasmáticas de las células adyacentes es de unos 30 nm. El estrato central entre las dos membranas se compone de proteínas específicas del desmosoma. Desde éste a las dos membranas hay muchos filamentos delgados formados por proteína y glúcidos. Posiblemente, la unción de estos filamentos es unir unas células a otras. Hay una placa de forma discoidal de unos 15 a 20nm de grosor colocada justamente debajo de cada membrana plasmática y conectada a ella. Los tonofilamentos (filamentos intermedios de queratina), uno de los tipos principales de fibra del citoesqueleto, se dirigen hacia dentro y hacia fuera de estas placas. Conjuntos de estas fibras de 10 nm de grosor corren paralelas a la superficie celular y también penetran y atraviesan el citoplasma. Se piensa que forman parte del esqueleto interno de la célula, dándole forma y rigidez.
El numero de desmosomas puntuales esta en relación con el grado de tensión mecánica a que está sujeto un tejido. Por ejemplo, el epitelio de la vagina tiene abundantes desmosomas puntuales.
3.12.2.2.2. Desmosomas en barra.
Estan situados justamente debajo de la unión estanca en una célula epitelial y forma una barra de adhesión intercelular que rodea cada célula. Es una unión donde las membranas plasmáticas de las células adyacentes son paralelas, están separadas de 15 a 20 nm y el espacio entre ellas está lleno de un material amorfo. En la zona de estas uniones la membrana plasmática es más gruesa de lo normal; es el sitio de anclaje para un gran número de filamentos de actina de 7 nm, y otro grupo de filamentos entrelazadosde 10 nm. Los microfilamentos de actina son contráctiles y los filamentos intermedios tienen un papel estructural.
3.12.2.2.3. Hemidesmosomas (célula – matriz)
Estructura morfológicamente similares a los desmosomas, pero solo presentan la mitad de estos últimos, ya que su mitad externa esta formada con frecuencia por fibrillas de colágeno. Semejantes morfológicamente a los desmosomas. Difieren tanto a nivel funcional como bioquímico. Une el dominio basal de las células y la lamina basal. Los contactos focales de las proteínas de unión para la adhesión celular. Son las integrinas receptoras de la matriz extracelular. Se encuentran en las regiones de las células epiteliales en contacto con la lámina basal y parece que enlazan las redes de proteínas extracelulares a la célula.
Contactos intercelulares puntiformes mantienen unidas las células. Actúan como lugares de anclaje para los filamentos intermedios. Forman una red estructural en el citoplasma dándole rigidez. Los filamentos intermedios de las células adyacentes están conectados formando una red continua a lo largo del tejido. El tipo de filamento anclado al desmosoma depende del tejido: queratina (células epiteliales), desmina (fibras músculo cardiaco). Consta de una placa citoplasmatica densa une los elementos citoesqueleticos a las proteínas de unión (cadherinas).
Los desmosomas puntuales son zonas de contacto entre las células de forma abotonada. La distancia entre las membranas plasmáticas de las células adyacentes es de unos 30 nm. El estrato central entre las dos membranas se compone de proteínas específicas del desmosoma. Desde éste a las dos membranas hay muchos filamentos delgados formados por proteína y glúcidos. Posiblemente, la unción de estos filamentos es unir unas células a otras. Hay una placa de forma discoidal de unos 15 a 20nm de grosor colocada justamente debajo de cada membrana plasmática y conectada a ella. Los tonofilamentos (filamentos intermedios de queratina), uno de los tipos principales de fibra del citoesqueleto, se dirigen hacia dentro y hacia fuera de estas placas. Conjuntos de estas fibras de 10 nm de grosor corren paralelas a la superficie celular y también penetran y atraviesan el citoplasma. Se piensa que forman parte del esqueleto interno de la célula, dándole forma y rigidez.
El numero de desmosomas puntuales esta en relación con el grado de tensión mecánica a que está sujeto un tejido. Por ejemplo, el epitelio de la vagina tiene abundantes desmosomas puntuales.
3.12.2.2.2. Desmosomas en barra.
Estan situados justamente debajo de la unión estanca en una célula epitelial y forma una barra de adhesión intercelular que rodea cada célula. Es una unión donde las membranas plasmáticas de las células adyacentes son paralelas, están separadas de 15 a 20 nm y el espacio entre ellas está lleno de un material amorfo. En la zona de estas uniones la membrana plasmática es más gruesa de lo normal; es el sitio de anclaje para un gran número de filamentos de actina de 7 nm, y otro grupo de filamentos entrelazadosde 10 nm. Los microfilamentos de actina son contráctiles y los filamentos intermedios tienen un papel estructural.
3.12.2.2.3. Hemidesmosomas (célula – matriz)
Estructura morfológicamente similares a los desmosomas, pero solo presentan la mitad de estos últimos, ya que su mitad externa esta formada con frecuencia por fibrillas de colágeno. Semejantes morfológicamente a los desmosomas. Difieren tanto a nivel funcional como bioquímico. Une el dominio basal de las células y la lamina basal. Los contactos focales de las proteínas de unión para la adhesión celular. Son las integrinas receptoras de la matriz extracelular. Se encuentran en las regiones de las células epiteliales en contacto con la lámina basal y parece que enlazan las redes de proteínas extracelulares a la célula.
3.12.3.2.3. Uniones de comunicación.
3.12.3.2.3.1. Uniones de comunicantes (gap junction)
Permiten el paso directo de pequeñas moléculas entre las células. Se observan como regiones en las que las membranas de dos células adyacentes se encuentran separadas por un espacio uniforme de 2-4 nm. Median la comunicación intercelular al permitir el paso de iones inorgánicos,y otras pequeñas moléculas hidrosolubles (-1000 D), azucares, amino ácidos, nucleotidos y vitaminas entre los respectivos citoplasmas. Las uniones GAP, están organizadas en base a proteínas transmembrana forman estructuras = conexones. Cada conexon esta compuesto por un anillo de 6 subunidades proteicas idénticas = conexinas. Cada conexina tiene 4 hélices alfa que atraviesan la membrana formando un canal mayor y mas permeable que los canales neurotransmisores. Cuando los conexones de las membranas plasmáticas de dos células adyacentes están alineados forman un canal acuoso continuo (1.5nm) conectando ambos citoplasmas. Los canales de unión se alternan entre estados abiertos y cerrados. Controlados por el descenso en el pH o el incremento en la concentración de Ca+2.
La unión de hendidura esta representada por un cilindro (llamado conexón) que atraviesa la bicapa de cada una de las dos membranas celulares conectadas, así como el espacio que queda entre ellas, proporcionando así la comunicación intercelular. En las uniones de hendidura s encuentran unas partículas que hacen que esta unión sea única; las uniones de hendiduras son pequeños canales que enlazan directamente a los citoplasmas de las dos células, permitiendo el libre paso de las moléculas muy pequeñas entre una célula y su vecina. Esto no es una unión de cierre. No forma una barrera al paso de fluidos extracelulares entre las dos membranas celulares.
Los conexones aparecen como anillos dispuestos en un enrejado hexagonal con una periodicidad de 8,5 nm. Cada conexón tiene una estructura en anillos formada por seis unidades proteicas (conexina) idénticas que rodean a un canal hidrofílico. Las seis subunidades proteicas atraviesan las membranas y sobresalen de ambos lados. Las seis subunidades de conexina que forman un cilindro pueden interaccionar de dos formas diferentes, aunque relacionadas, que darían lugar a un canal abierto la una y a una canal cerrado la otra. El cierre se logra por el deslizamiento de las subunidades, una contra la otra, mediante una rotación en la base, disminuye la inclinación de las subunidades y se produce el cierre en la cara citoplasmática superior.
Las uniones en hendidura existentes entre las células de los mamíferos permiten el paso de moléculas de hasta 2 nm de diámetro. En los insectos, las uniones son permeables a moléculas ligeramente más grandes, de hasta 3 nm de diámetro. En general, las moléculas que tienen un peso molecular menor de 1200 pasan libremente, aquellas de 2000 o más, no pasan y el paso de moléculas de tamaño intermedio es variable y limitado. Así, iones y muchos de los bloques de construcción de bajo peso molecular de las macromoléculas celulares, como los aminoácidos y los nucleósidos fosfato, pasan libremente de una célula a otra.
Otro aspecto a notar es que los canales se cierran en presencia de concentraciones elevadas de ion Ca+2. La concentración de Ca+2 en los fluidos extracelulares es bastante alta, desde 1*10-3 M a 2 *10-3M, mientras que en el interior del citoplasma la concentración de Ca+2 libre es inferior a 10-6M. Si se rompe la membrana de una célula del epitelio, entra Ca+2 en la célula, al moverse según su gradiente de concentración y aumenta de forma significativa la concentración de Ca+2 en el citoplasma. Éste cierre los canales que conectan a la célula con sus vecinas y evita la pérdida de los contenidos de bajo peso molecular de todas las células del epitelio.
3.12.3.2.3.1. Uniones de comunicantes (gap junction)
Permiten el paso directo de pequeñas moléculas entre las células. Se observan como regiones en las que las membranas de dos células adyacentes se encuentran separadas por un espacio uniforme de 2-4 nm. Median la comunicación intercelular al permitir el paso de iones inorgánicos,y otras pequeñas moléculas hidrosolubles (-1000 D), azucares, amino ácidos, nucleotidos y vitaminas entre los respectivos citoplasmas. Las uniones GAP, están organizadas en base a proteínas transmembrana forman estructuras = conexones. Cada conexon esta compuesto por un anillo de 6 subunidades proteicas idénticas = conexinas. Cada conexina tiene 4 hélices alfa que atraviesan la membrana formando un canal mayor y mas permeable que los canales neurotransmisores. Cuando los conexones de las membranas plasmáticas de dos células adyacentes están alineados forman un canal acuoso continuo (1.5nm) conectando ambos citoplasmas. Los canales de unión se alternan entre estados abiertos y cerrados. Controlados por el descenso en el pH o el incremento en la concentración de Ca+2.
La unión de hendidura esta representada por un cilindro (llamado conexón) que atraviesa la bicapa de cada una de las dos membranas celulares conectadas, así como el espacio que queda entre ellas, proporcionando así la comunicación intercelular. En las uniones de hendidura s encuentran unas partículas que hacen que esta unión sea única; las uniones de hendiduras son pequeños canales que enlazan directamente a los citoplasmas de las dos células, permitiendo el libre paso de las moléculas muy pequeñas entre una célula y su vecina. Esto no es una unión de cierre. No forma una barrera al paso de fluidos extracelulares entre las dos membranas celulares.
Los conexones aparecen como anillos dispuestos en un enrejado hexagonal con una periodicidad de 8,5 nm. Cada conexón tiene una estructura en anillos formada por seis unidades proteicas (conexina) idénticas que rodean a un canal hidrofílico. Las seis subunidades proteicas atraviesan las membranas y sobresalen de ambos lados. Las seis subunidades de conexina que forman un cilindro pueden interaccionar de dos formas diferentes, aunque relacionadas, que darían lugar a un canal abierto la una y a una canal cerrado la otra. El cierre se logra por el deslizamiento de las subunidades, una contra la otra, mediante una rotación en la base, disminuye la inclinación de las subunidades y se produce el cierre en la cara citoplasmática superior.
Las uniones en hendidura existentes entre las células de los mamíferos permiten el paso de moléculas de hasta 2 nm de diámetro. En los insectos, las uniones son permeables a moléculas ligeramente más grandes, de hasta 3 nm de diámetro. En general, las moléculas que tienen un peso molecular menor de 1200 pasan libremente, aquellas de 2000 o más, no pasan y el paso de moléculas de tamaño intermedio es variable y limitado. Así, iones y muchos de los bloques de construcción de bajo peso molecular de las macromoléculas celulares, como los aminoácidos y los nucleósidos fosfato, pasan libremente de una célula a otra.
Otro aspecto a notar es que los canales se cierran en presencia de concentraciones elevadas de ion Ca+2. La concentración de Ca+2 en los fluidos extracelulares es bastante alta, desde 1*10-3 M a 2 *10-3M, mientras que en el interior del citoplasma la concentración de Ca+2 libre es inferior a 10-6M. Si se rompe la membrana de una célula del epitelio, entra Ca+2 en la célula, al moverse según su gradiente de concentración y aumenta de forma significativa la concentración de Ca+2 en el citoplasma. Éste cierre los canales que conectan a la célula con sus vecinas y evita la pérdida de los contenidos de bajo peso molecular de todas las células del epitelio.
3.12.3.2.3.2. Plasmodesmos
Las células vegetales están aisladas entre sí por paredes celulares rígidas y gruesas, de manera que no tienen necesidad de desmosomas para fines de resistencia. Es común que estas paredes estén impregnadas de materiales impermeables lo que también hace que no requieran uniones estrechas. Pero sí precisan de conexiones que son funcionalmente equivalentes a las uniones de abertura de algunas células animales. Los plasmodesmas son conductos de 20 a 40 nm de anchura entre paredes celulares adyacentes y sirven para conectar el citoplasma de las células respectivas. La membrana plasmática de células adyacentes guarda continuidad por medio de los plasmodesmas, que permiten el paso de moléculas e iones, no así de organelos, de una célula a otra a través de las aberturas. Muchos plasmodesmas contienen una estructura membranosa cilíndrica, llamada desmotúbulo, que se extiende en toda la longitud del plasmodesma y conecta el retículo endoplásmico de las dos células adyacentes.
El sistema de paredes celulares en vegetales elimina la necesidad de uniones adherentes; pero persiste la necesidad de una comunicación intercelular directa = plasmodesmos los cuales conectan directamente el citoplasma de las células adyacentes.
Forman unos finos canales citoplasmático de 20-40 nm a través de las paredes celulares, el centro del canal es atravesado por una estructura estrecha cilíndrica desmotubulo (continuación de REL). Los plasmodesmos se forman en las paredes celulares nuevas durante la fase de citocinesis en la división celular alrededor del REL quedando atrapados en la placa celular en formación. Permiten el paso de moléculas con un pm menor de 800 Daltons. Los virus sintetizan proteínas especiales que se unen a componentes de los plasmodesmos e incrementan el tamaño del poro. No esta claro como actúan estas proteínas.
Las células vegetales están aisladas entre sí por paredes celulares rígidas y gruesas, de manera que no tienen necesidad de desmosomas para fines de resistencia. Es común que estas paredes estén impregnadas de materiales impermeables lo que también hace que no requieran uniones estrechas. Pero sí precisan de conexiones que son funcionalmente equivalentes a las uniones de abertura de algunas células animales. Los plasmodesmas son conductos de 20 a 40 nm de anchura entre paredes celulares adyacentes y sirven para conectar el citoplasma de las células respectivas. La membrana plasmática de células adyacentes guarda continuidad por medio de los plasmodesmas, que permiten el paso de moléculas e iones, no así de organelos, de una célula a otra a través de las aberturas. Muchos plasmodesmas contienen una estructura membranosa cilíndrica, llamada desmotúbulo, que se extiende en toda la longitud del plasmodesma y conecta el retículo endoplásmico de las dos células adyacentes.
El sistema de paredes celulares en vegetales elimina la necesidad de uniones adherentes; pero persiste la necesidad de una comunicación intercelular directa = plasmodesmos los cuales conectan directamente el citoplasma de las células adyacentes.
Forman unos finos canales citoplasmático de 20-40 nm a través de las paredes celulares, el centro del canal es atravesado por una estructura estrecha cilíndrica desmotubulo (continuación de REL). Los plasmodesmos se forman en las paredes celulares nuevas durante la fase de citocinesis en la división celular alrededor del REL quedando atrapados en la placa celular en formación. Permiten el paso de moléculas con un pm menor de 800 Daltons. Los virus sintetizan proteínas especiales que se unen a componentes de los plasmodesmos e incrementan el tamaño del poro. No esta claro como actúan estas proteínas.
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