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SUPERFICIE CELULAR, Apuntes de Biología

Asignatura: bch, Profesor: Jesús Page, Carrera: Biología, Universidad: UAM

Tipo: Apuntes

2014/2015

Subido el 08/03/2015

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TEMA 3: SUPERFECIE CELULAR
1. MOLECULAS DE ADHESION CELULAR
Las células presentan integraciones que les permite adherirse e interactuar con otras células o con el medio
extracelular, esta adhesión lo llevan a cabo una serie de proteínas transmembrana, que interactúan con otros
elementos.
1.1. Proteínas
Cadherinas. Son proteínas transmembrana que tiene un dominio transmembrana, intracelular y
extracelular. Son dímeros ya que estas proteínas no se encuentran solas sino que están con otras que son
iguales que ellas, por ello se las denomina homodímeros. Tiene la capacidad de unirse con otras proteínas
idénticas entre si poniendo en comunicación célula-célula. Como la adhesión es cadherin-cadherina se las
denomina homofilo. Su función es dependiente de calcio, de la concentración que halla en el medio
extracelular. Facilita la interacción entre las células y la perdida de estas. Se encuentran en las células
epiteliales y en el sistema nervioso. Células del musculo cardiaco. Dominio intracelular con el
citoesqueleto y el dominio extracelular con otras estructuras.
Selectinas. Están constituidas por un dominio intracelular, extracelular y transmembrana. Este caso solo
se encuentra una única proteína, monómero media la adhesión entre célula-célula pero esta vez es
heterofila porque se une a los restos de azúcares procedentes de las glicoproteínas. Estos restos de
azucares se encuentran en la membrana de la célula vecina a la cual se van a unir. También es dependiente
de calcio. Se encuentra en las células de los vasos sanguíneos. Las células endoteliales. Interacción entre
las celular sanguíneas con las células endoteliales de los vasos sanguíneos. En relación con las respuestas
inflamatorias.
Integrinas. Aparecen formando dímeros ya que están constituidas por dos polipéptidos distintos entre sí
por ello son heterodimeros, estas proteínas median la adhesión de la célula con la matriz extracelular
(colágeno, fibronectina), adhesión célula-matriz. También es dependiente de calcio. Pero en ocasiones,
también interviene en la adhesión entre celula-celula en el que la integrina interactúa con otra proteína de
membrana diferente, la inmunoglobulina CAM (Ig CAM). La unión célula-matriz tiene lugar en el tejido
conjuntivo, las células musculares. Y la adhesión célula-célula se produce entre los glóbulos blancos.
Ig CAM. Son proteínas transmembrana pertenecientes a la familia de las inmunoglobulinas. Intervienen
en la adhesión célula-célula en el cual suelen aparecer como monómeros pero en ocasiones se encuentran
en forma de dímeros. Dependiendo de la proteína a las que se una puede ser si es al mismo homo y si es
distinta heterófila. En el caso de heterófila en la adhesión célula-célula se une con las proteínas de
transmembrana las integrinas. Estas interacciones se dan especialmente en las células endoteliales, las
células nerviosas, sistema inmune. Son independientes de calcio.
1.2. Tipos de asociaciones.
Las interacciones entre estas moléculas son débiles ya que se establecen enlaces poco resistentes y por ello
son fáciles de deshacer. Sim embargo, cuando se presentan estas moléculas interaccionan una gran cantidad
estableciéndose numerosas uniones haciéndose más fuertes y por ello más resistentes. Efecto velcro en el que las
cadherinas se sitúan paralelamente y se unen como un sistema de velcro.
Son regulables ya que la formación o la eliminación de los enlaces van a depender de la existencia de calcio
en el medio. No hace falta el gasto de energía. Son determinas y regulables.
1.3. Interacciones.
Transitorias. Interacción entre las células del endotelio de los vasos sanguíneos con las células de
los glóbulos blancos cuando se produce una infección. La presencia de un patógeno provoca que las
células endoteliales fabriquen unas proteínas las cuales van a frenar a los glóbulos blancos y estos
penetran a través de una canal hasta la infección, en el cual tiene lugar una adhesión célula-célula. En
estado normal los glóbulos blancos se mueven libremente por los vasos sanguíneos hasta que se
detecta la presencia de alguna infección. Las células del endotelio fabrican selectinas las cuales se
van a unir a los restos de azúcares de los glóbulos blancos, que provocan su detención. Una vez que
se han adherido, para atravesarlas los glóbulos blancos fabrican integrinas unidas a las Ig CAM , que
abren un pequeño canal por el que pasan hasta llegar al foco de infección. Este proceso recibe el
nombre de DIAPÉDESIS, adhesión de linfocitos al endotelio y extravasación.
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TEMA 3: SUPERFECIE CELULAR

1. MOLECULAS DE ADHESION CELULAR

Las células presentan integraciones que les permite adherirse e interactuar con otras células o con el medio extracelular, esta adhesión lo llevan a cabo una serie de proteínas transmembrana, que interactúan con otros elementos.

1.1. Proteínas

  • Cadherinas. Son proteínas transmembrana que tiene un dominio transmembrana, intracelular y extracelular. Son dímeros ya que estas proteínas no se encuentran solas sino que están con otras que son iguales que ellas, por ello se las denomina homodímeros. Tiene la capacidad de unirse con otras proteínas idénticas entre si poniendo en comunicación célula-célula. Como la adhesión es cadherin-cadherina se las denomina homofilo. Su función es dependiente de calcio, de la concentración que halla en el medio extracelular. Facilita la interacción entre las células y la perdida de estas. Se encuentran en las células epiteliales y en el sistema nervioso. Células del musculo cardiaco. Dominio intracelular con el citoesqueleto y el dominio extracelular con otras estructuras.
  • Selectinas. Están constituidas por un dominio intracelular, extracelular y transmembrana. Este caso solo se encuentra una única proteína, monómero media la adhesión entre célula-célula pero esta vez es heterofila porque se une a los restos de azúcares procedentes de las glicoproteínas. Estos restos de azucares se encuentran en la membrana de la célula vecina a la cual se van a unir. También es dependiente de calcio. Se encuentra en las células de los vasos sanguíneos. Las células endoteliales. Interacción entre las celular sanguíneas con las células endoteliales de los vasos sanguíneos. En relación con las respuestas inflamatorias.
  • Integrinas. Aparecen formando dímeros ya que están constituidas por dos polipéptidos distintos entre sí por ello son heterodimeros, estas proteínas median la adhesión de la célula con la matriz extracelular (colágeno, fibronectina), adhesión célula-matriz. También es dependiente de calcio. Pero en ocasiones, también interviene en la adhesión entre celula-celula en el que la integrina interactúa con otra proteína de membrana diferente, la inmunoglobulina CAM (Ig CAM). La unión célula-matriz tiene lugar en el tejido conjuntivo, las células musculares. Y la adhesión célula-célula se produce entre los glóbulos blancos.
  • Ig CAM. Son proteínas transmembrana pertenecientes a la familia de las inmunoglobulinas. Intervienen en la adhesión célula-célula en el cual suelen aparecer como monómeros pero en ocasiones se encuentran en forma de dímeros. Dependiendo de la proteína a las que se una puede ser si es al mismo homo y si es distinta heterófila. En el caso de heterófila en la adhesión célula-célula se une con las proteínas de transmembrana las integrinas. Estas interacciones se dan especialmente en las células endoteliales, las células nerviosas, sistema inmune. Son independientes de calcio.

1.2. Tipos de asociaciones.

Las interacciones entre estas moléculas son débiles ya que se establecen enlaces poco resistentes y por ello son fáciles de deshacer. Sim embargo, cuando se presentan estas moléculas interaccionan una gran cantidad estableciéndose numerosas uniones haciéndose más fuertes y por ello más resistentes. Efecto velcro en el que las cadherinas se sitúan paralelamente y se unen como un sistema de velcro. Son regulables ya que la formación o la eliminación de los enlaces van a depender de la existencia de calcio en el medio. No hace falta el gasto de energía. Son determinas y regulables.

1.3. Interacciones.

  • Transitorias. Interacción entre las células del endotelio de los vasos sanguíneos con las células de los glóbulos blancos cuando se produce una infección. La presencia de un patógeno provoca que las células endoteliales fabriquen unas proteínas las cuales van a frenar a los glóbulos blancos y estos penetran a través de una canal hasta la infección, en el cual tiene lugar una adhesión célula-célula. En estado normal los glóbulos blancos se mueven libremente por los vasos sanguíneos hasta que se detecta la presencia de alguna infección. Las células del endotelio fabrican selectinas las cuales se van a unir a los restos de azúcares de los glóbulos blancos, que provocan su detención. Una vez que se han adherido, para atravesarlas los glóbulos blancos fabrican integrinas unidas a las Ig CAM , que abren un pequeño canal por el que pasan hasta llegar al foco de infección. Este proceso recibe el nombre de DIAPÉDESIS, adhesión de linfocitos al endotelio y extravasación.

1.4. Sinapsis neuronal

En la sinapsis intervienen en la adhesión las proteínas las Ig, que permite adherirse a otras moléculas proteicas y de señalización, desempeñan una función muy importante. En la sinapsis a parte de las células presinápticas y postsináptica de adherirse y reconocer las células, también participan una serie de estructuras como los canales iónicos, receptores de señal, vesículas sinápticas, proteínas de acoplamiento. En la adhesión celular en torno al canal sináptico se encuentran las cadherinas, en el medio se encuentran las Ig CAM, y otro tipo de adhesiones. Desempeña la función de que se produzca el reconocimiento de la célula dial a la cual se va a pasar el impulso nervioso. Las células de armazón y las que se asocia se encargan de la organización de la estructura y otras funciones aparte de la sinapsis y la señalización. Unión permanente. Proteínas: nexinas, neuroligina, neurotransmisores.

2. Uniones

A. Ocluyentes

Estrechas y permanentes. El medio extracelular desaparece totalmente como consecuencia de que estas uniones se encuentran muy próximas. Estas uniones van a estar regularizadas por proteínas:

  • Claudina , proteínas transmembrana que se unen a otras claudinas interviniendo en la formación y la función de estas uniones
  • Ocludina , proteína transmembrana, que se une a otras ocludinas. Impiden el paso de sustancias solubles entre ellas como consecuencia de que las uniones son muy próximas. Para que sea eficaz es necesario que la célula recorra el perímetro de la célula y esta recorra el perímetro de la otra. Rodean el perímetro de ambas células formándose un cinturón, zonula ocluyente. Aparecen en tejidos en los que están en contacto con sustancias las cuales no se quiere que penetren a través de las células y provocan esta unión tan próxima. Se puede observar en las células del tejido epitelial (piel, intestino) los cuales están en contacto con la superficie. Las células son impermeables y por ello no dejan el paso entre estas de sustancias como consecuencia de estas uniones tan estrechas. Las células tiene una membrana impermeable por los lípido no deja el paso de muchas sustancias y por ello es consistente. En el intestino las células se sitúan en hileras, haciendo que sean totalmente impermeables. La membrana debe ser consistente y por ello se encuentra unida a los filamentos de citoesqueleto especialmente a los microfilamentos de actina, para ello se produce una unión entre las claudinas y las ocludinas con una serie de proteínas puente como las proteínas zo y cingulina estableciéndose una estructura en forma de puente. Esta estructura se repite tanto en una célula como en otra vecina. La consecuencia mecánica en que hay un puente proteico entre Claudina, cingulina, zo y cingulina, constituyendo una cadena. La membrana de las células es impermeable a macromoléculas, pero sin embargo, las partículas de pequeño tamaño su permeabilidad varía entre diversos epitelios. Se sitúan por encima de las adherentes y los desmosomas.

B. Adherentes

  • Desmosomas en banda , estructura de adhesión que tiene forma de cinturón y que rodea el perímetro de la célula. Su función es mantener la adhesión para que sea más eficaz. En este caso el espacio intercelular no se cierra por lo que no produce una impermeabilidad. Las uniones que se establecen son débiles y por ello se produce una gran cantidad de estas uniones así de este modo hacen que sean resistente y la adhesión eficaz. Proteínas que intervienen son de la familia de las cadherinas por lo que van a formar dímeros porque se unen con otras cadherinas. - Catenina, se une a las cadherinas. - Vinculina, son las que se unen a los filamentos del citoesqueleto, los microfilamentos de actina, unión indirecta haciendo de este modo que la unión sea más eficaz. Aparecen en los tejidos epiteliales situados debajo de las uniones ocluyentes en las que las células son impermeables. La fuerza se reparte por todas las células, presenta una resistencia a la presión. Formación de una única estructura.
  • Desmosomas puntuales , estructuras que no dan lugar a bandas sino a una estructura más pequeña que se sitúa sobre la superficie celular. El espacio intercelular es pequeño pero se ensancha. Desarrollan una forma en disco en el interior de la célula, muy denso. Formado por proteínas que participan en la adhesión y las que se van a unir al citoesquleto. Elementos transmembrana que son las cadherinas (desmocolina, desmogleína) y las que se van a unir a los filamentos de queratina del citoesqueleto (filamentos intermediarios) Entre estos dos se sitúan las proteínas que van a hacer de puente, las que se unen a las cadherinas son las mismas que en el caso anterior, cateninas; mientras que a los filamentos de queratina son las desmoplaquina. Del tipo de cateninas están la placogoblina y placofilina. No se forma un cinturón sino una red ya que estas uniones son puntuales se distribuyen

Funcionalmente y estructuralmente son muy parecidos a las microvellosidades, se encuentran en la superficie de las células incrementando su superficie. Son muy largos y pueden encontrarse entrecruzados, fusionados o separados entre sí. Aparece normalmente en las células cuya función es la de absorción. Como en el epidídimo, en el cual se absorbe la mayor parte del líquido que acompaña a los espermatozoides, el líquido seminal que se encuentra concentrado. También se encuentra en las células sensitivas del oído expuestas a una tensión mecánica, función sensitiva

1.7. Cilios y flagelos

Repliegues de la membrana plasmática muy diferentes entre ellos.

  • Estructuras muy largas
  • Son móviles
  • Están compuestos por los filamentos del citoesqueleto, microtúbulos. Su función es generar movimiento Estas estructuras son muy diferentes entre sí en cuanto a su tamaño y en la forma de generar movimiento. El movimiento de estas estructuras puede propulsar a la célula para su movimiento. Mientras en otras células, como las del aparato respiratorio, el movimiento de estas transporta sustancias que se encuentran afuera de la célula hacia el exterior.

4. Matriz extracelular.

Sustancia que contiene una gran cantidad de componentes que han sido fabricados por las propias células donde se encuentran que viven y realizan sus funciones. En las células endoteliales se encuentran las células cuya unión es ocluyente haciéndolas impermeables. Debajo de esta se encuentra la lámina basal y por debajo de esta se encuentran células separadas como consecuencia de la presencia de esta matriz. Se encarga de difundir los nutrientes y soporte estructural de tejidos y órganos.

1.8. Componentes

  • Fibras, componentes estructurales fibrosos y muy alargados, constituido por dos proteínas: -Colágeno, son relativamente gruesos y habitualmente muy largos. Son muy resistentes a la tracción mecánica. Los tendones y los ligamentos colaboran en su organización. -Fibras elásticas, son más delgadas, cuando son estiradas estas se extienden, mientras que cuando cesa la fuerza vuelve a su estado normal. Son muy resistentes, elasticidad, elastina. Estos dos componentes confieren a la matriz una resistencia a la tensión mecánica, haciéndola que cuando cesa una fuerza vuelva a su estado normal, interactuando ambas proteínas.
  • Sustancias amorfas, no tienen una forma determinada. Tres tipos
    • Glicosaminoglicanos, son cadenas de azúcares largas. Están compuestas por un grupo amino y azúcares ácidos. Ácido hialurónico, es el más abundante e importante. Pueden estar sulfatados. Tienen la capacidad de absorber una gran cantidad de agua. Los espacios entre las fibras se encuentran saturadas de agua. Es incomprensibles, resistentes a la compresión.
    • Proteoglicanos, sustancias mixtas compuestas por proteínas y glicosaminoglicano. Está constituido por un eje proteico sobre el que se encuentran en los laterales las cadenas de glicosaminoglicanos. Cadenas más cortas. También intervienen en la absorción de una gran cantidad de agua. Se encuentran formando una red.
    • Glicoproteínas, son proteínas que se encuentran unidas a restos de azúcares. Fibronectina, hace de puente interviniendo en la unión de los componentes de la matriz. Forman dímeros, tienen sitios de unión (glicosaminoglicanos). También interactúa con las proteínas transmembrana de las membranas plasmáticas, las integrinas.

1.9. Lámina basal

Matriz extracelular especial. Está constituida por tipos de colágeno, proteoglicanos y glicosaminoglicanos. Se encuentra situada debajo de las células epiteliales donde ha sido fabricada por estas. Sostiene las células epiteliales.

5. Pared celular vegetal

Parecido a la organización estructural y lógica. Se encuentran en las células de las plantas, hongos y bacterias. Se encarga de la difusión de los nutrientes desde los haces vasculares hasta la célula y confiere soporte estructural. La pared celular sus componentes han sido fabricados por las propias células. La pared celular está formada por tres capas:

  • Capa intermedia, lámina media, que separa las dos células vegetales tras su división celular. Formada por pectina, pegajosa
  • Pared primaria, constituida por celulosa, pectina y hemicelulosa. Las microfibrillas se encuentran orientados en todas la direcciones, como consecuencia del entre cruzamiento que provoca una desorganización, le confiere una resistencia en todas las direcciones. Las microfibrillas se pueden deshacer permitiendo que la planta crezca. Delgada.
  • Pared secundaria. Más gruesa, constituida por varias capas cuya orientación de las microfibrillas es paralela. En cada capa se produce un cambio en la orientación de esta manera se entiende la rigidez en diferentes direcciones. No permite que la planta crezca por ello es la última capa que se forma. Solo la tienen algunas células no todas desarrollan esta capa célula de xilema y esclerénquima. Pueden producirse modificaciones químicas: - Lignina , componente altamente hidrofóbico que se entrecruza con las microfibrillas interviniendo en la rigidez, da una mayor resistencia. - Cutina , componente hidrofóbico que se sitúa en la cara externa provocando una impermeabilidad. - Suberina , parecida a la cutina

1.10. Componentes

  • Celulosa , es un polímero constituido por cadenas de glucosa que se mantienen unidas mediante enlaces β (1-4), muy largos formando haces paralelos que se mantienen unidos a través de puentes de hidrógeno, dando lugar a las microfibrillas, que dan resistencia a la tensión mecánica. Componente de azúcares, sintetizado en la superficie de las células no en el interior. Se encuentran unas enzimas encargadas de fabricarlas complejo proteico , celulosa sintetasa , que son enzimas que provocan la producción de celulosa a partir de restos de glucosa uniéndolas mediante los enlaces β (1-4). Existen muchos d estos complejos de roseta. Se puede mover por el plano de la membrana y a su paso va produciendo celulosa.
  • Hemicelulosa y pectinas, absorben una gran cantidad de agua. Se pueden entrecruzar con otros componentes de la pared (hemicelulosa). Se encuentra rodeada por una gran cantidad de agua y por ello es absorbida, resistencia a la tracción (pectina). Se sintetiza en el interior de la célula a partir del aparato de Golgi. A partir de unas vesículas exocitosis constitutiva van a ser transportadas hacia la membrana la cual se va a unir a las microfibrillas de celulosa y producirá la formación de la pared celular. El movimiento del complejo celulosa sintetasa se produce en el interior, la célula en la parte cortical, se fabrican microtúbulos en forma de vías a través de los cuales las celulosa sintetasa se van a desplazar. Para la formación de la pared primaria los microtúbulos se sitúan en la misma dirección. Mientras que para la formación de la pared secundaria se produce por cambios de orientación de los microtúbulos que se encuentran debajo de la membrana, guiándose a través de ellos las celulosas sintetasas.

1.11. Plasmodesmo

La pared celular aparece interrumpida por una serie de canales que permite la comunicación directa entre las dos células vegetales , plasmodesmo. Este orifico se forma en el momento de la división, en el que el fragmoplasto forma un tabique de separación constituyendo una serie de oricios entre las dos células formadas. Se origina durante el proceso de citocinesis. En interior del canal está constituido por una cisterna del retículo endoplásmico, denominada desmotúbulo. Permite la continuidad entre los retículos y el intercambio de sustancias citoplasmáticas sin la intervención de proteínas. El funcionamiento del retículo con el de la célula vecina. Estos canales permanecen siempre abiertos. Son fáciles de deshacer.