be01 entorno celular

1. Matriz Extracelular.

Biología Módulo Electivo

Entorno Celular

CUADERNILLO N°1

INTRODUCCIÓN Sin duda que uno de los conceptos claves de la biología es el de célula. Siempre hablamos de ella; de sus características y funciones, pero pocas veces nos detenemos a reflexionar en torno a dónde está ubicada, a cómo se organiza dentro de los seres vivos. Esta guía servirá para responder a esas interrogantes, pues veremos el medio ambiente de la célula, que es la matriz extracelular, con sus características y funciones, además de aprender sobre las uniones intercelulares, que son los modos en que una célula se une con otra para comenzar a formar los tejidos, el siguiente eslabón en la jerarquía de la materia biológica. Para finalizar, veremos los tipos más importantes de tejidos que encontramos en

los seres vivos.

CONTENIDOS Conocer el entorno de la célula. Reconocer las funciones que se realizan en los espacios intercelulares. Matriz

extracelular y uniones celulares. Concepto de Tejido.

ÁREA BIOLOGÍA MÓDULO ELECTIVO – CUADERNILLO N°1 ENTORNO CELULAR.

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1. Matriz Extracelular.

La matriz extracelular constituye el medio ambiente de las células. La matriz extracelular es un entramado de

moléculas, proteínas y carbohidratos que se disponen en el espacio intercelular y que es sintetizado y secretado

por las propias células. La matriz extracelular es propia de los organismos pluricelulares. Es esencial para mantener a

las células unidas puesto que permite la adhesión de las células para formar tejidos.

Pero con el tiempo ha adquirido muchas más funciones: aporta propiedades mecánicas a los tejidos (tanto en

animales como en vegetales), mantiene la forma celular, permite la comunicación intercelular, forma sendas por las

que se mueven las células, modula la diferenciación y la fisiología celular, secuestra factores de crecimiento,

etcétera.

La cantidad, composición y disposición de la matriz extracelular depende del tipo de tejido considerado. Hay algunos

tejidos como el epitelial y el nervioso que tienen muy poca matriz extracelular, mientras que en otros, como el tejido

conectivo propiamente dicho, el cartílago o el hueso, es el elemento más importante en volumen. La composición

molecular de la matriz extracelular es típica de cada tejido y sus componentes son renovados continuamente por las

células que la producen. Esto supone que la matriz extracelular está en constante renovación. Las células

interaccionan con la matriz celular mediante proteínas transmembrana, principalmente las integrinas, las cuales se

adhieren o reconocen a moléculas de la matriz extracelular.

Fig. 1. Componentes de la matriz extracelular. En amarillo vemos dos células que están rodeadas por un espacio intercelular

compuesto de proteoglucanos, fibras elásticas proteicas, de colágeno, además de glucosaminoglucanos. En síntesis, de una gran

variedad de macromoléculas. El colágeno y la elastina son proteínas estructurales de la matriz extracelular.


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Las principales macromoléculas que componen la matriz extracelular son: proteínas estructurales como el colágeno y

la elastina, glicosaminoglucanos “GAG”, proteoglicanos y glicoproteínas. Todas ellas se encuentran en un medio

acuoso junto con otras moléculas de menor tamaño, además de iones. Es la cantidad, la proporción y el tipo de cada

una de estas macromoléculas lo que distingue a unas matrices extracelulares de otras.

Citoesqueleto.

A pesar de que esto lo veremos con más atención en común, es necesario detenerse en el citoesqueleto, pues es un

concepto importante a la hora de conocer las uniones intercelulares.

Y tal como te lo debes estar imaginando por su nombre –esqueleto—el citoesqueleto es lo que le da forma a las

células eucariontes, ya que el interior de la célula eucariota no es una masa amorfa y gelatinosa donde están

diseminados al azar el núcleo y el resto de los orgánulos. Por el contrario, posee una organización interna

establecida por una serie de filamentos proteicos que forman un entramado dinámico y se extienden a través del

citoplasma, sobre todo entre el núcleo y la cara interna de la membrana celular, aunque también los hay

intranucleares. A esta matriz proteica y fibrosa se la denomina citoesqueleto. Su función es particularmente

importante en las células animales, donde no existe una pared celular que de consistencia a las células. Sin el

citoesqueleto la célula se rompería puesto que la membrana es básicamente una lámina de grasa.

Hay tres grandes tipos de filamentos que forman

el citoesqueleto: los filamentos de actina o

microfilamentos, los microtúbulos y los

filamentos intermedios.

Los filamentos de actina (Microfilamentos),

polímeros cuya unidad repetida es la proteína

actina, son los principales responsables de los

movimientos celulares, de los procesos de

endocitosis y fagocitosis. Son los que producen las

contracción de las células musculares, también

ayudan a la cohesión celular puesto que

contactan con estructuras como las uniones

adherentes y con las uniones estrechas, ambas

complejos de unión que unen a las células entre

sí. Se denominan microfilamentos porque su

diámetro es menor que el de los otros

componentes del citoesqueleto.


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Los microtúbulos, como su nombre indica, son tubos cuyas paredes están formadas por repeticiones de dímeros de

dos proteínas: α- y β-tubulina. Estos filamentos son indispensables para el desplazamiento intracelular de orgánulos y

vesículas, forman el esqueleto de cilios y flagelos, permiten la segregación de cromosomas durante la división celular,

etcétera. Tanto los filamentos de actina como los microtúbulos necesitan la ayuda de una proteínas denominas

motoras para llevar a cabo sus funciones y se comportan como los motores capaces de crear movimiento, cualquiera

que éste sea. Estas proteínas arrastran cargas siguiendo la senda de los filamentos de actina o de los microtúbulos.

Los filamentos intermedios son los responsables de mantener la integridad celular puesto que funcionan a modo de

cables intracelulares que se enganchan a complejos de unión como los desmosomas y los hemidesmosas, lo que

permite la cohesión entre células contiguas y por tanto la cohesión celular. Son especialistas en resistir tensiones

mecánicas y deformaciones celulares. Al contrario que los otros componentes del citoesqueleto, los filamentos

intermedios son polímeros formados por unidades pertenecientes a varias familias de proteínas entre las que se

encuentran las queratinas, las vimentinas, las láminas de la envuelta nuclear, etcétera.

¿A qué proteínas del Citoesqueleto pertenecen las siguientes estructuras celulares?

1) Cilios:____________________________________

2) Lámina nuclear:____________________________

3) Flagelos __________________________________

4) Huso mitótico:_____________________________

5) Filamentos de queratina:_____________________

6) Neurofilamentos:___________________________

7) Microvellosidades:__________________________

8) Pseudópodos:______________________________


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2. Uniones intercelulares.

Hay que comprender que las células especializadas en las distintas tareas funcionan de manera altamente coordinada

formando tejidos y órganos a través de proteínas integrales de membrana, llamadas moléculas de adhesión celular

(MAC).

Las uniones intercelulares han permitido la formación y mantención de los tejidos y con ello la aparición de organismos

multicelulares. Corresponden a estructuras de múltiples formas provenientes del citoesqueleto y que cumplen

funciones de transporte de sustancias y de sostén mecánico. Entre las uniones intercelulares se encuentran las uniones

nexus (gap), de anclaje o desmosomas y uniones estrechas.

2.1. Uniones nexus (gap junctions): Son estructuras con forma de canal cuyo diámetro es de 2 μm cuyos contornos

están formados por un conjunto de proteínas llamadas conexinas. Comunican el citoplasma de dos células animales

adyacentes, permitiendo el paso de pequeñas moléculas e iones. Se pueden encontrar entre las células epiteliales de

revestimiento, células musculares (lisas y cardíacas) y células nerviosas. Su función es una rápida difusión de moléculas

solubles en agua hacia el citoplasma de otra célula.

Fig. 2. Unión Gap: se trata de un canal intercelular llamado conexón, que es formado por 6 proteínas denominadas Conexinas.

Según lo visto hasta ahora, defina con sus palabras de concepto de:

Célula:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Tejido:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Órgano:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


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2.2. Desmosomas: Consisten en una placa de material fibroso, denso, ubicada entre células contiguas y atravesadas

por grupos de filamentos intermedios, formando así una red transcelular con una alta resistencia a la tracción

mecánica. Por tanto confieren resistencia mecánica a los tejidos animales. Compuesto de cadherinas –

proteínas—especializadas. Su característica principal es la de constituir un anillo contráctil de filamentos de

actina, situado en la cara citoplasmática de la región membranosa implicada en la unión. Los filamentos de

actina se unen de célula a célula mediante proteínas de unión transmembrana llamadas cadherinas.

2.3. Uniones estrechas (tight junctions): Estructuras que forman un cierre hermético, evitando el paso de agua y

solutos. Son abundantes en las células epiteliales intestinales, vesicales y renales en animales. Organizadas en:

Proteínas de unión, proteínas de conexión con las fibras y el citoesqueleto. Se encuentran en las partes apicales

de los epitelios y en el tejido muscular cardiaco. Establecen uniones tan fuertes y estrechas entre las células

contiguas que prácticamente no dejan espacio intercelular entre sus membranas plasmáticas, limitando la

difusión de sustancia solubles extracelulares. En los epitelios, por ejemplo en el epitelio digestivo, impiden la

difusión intercelular evitando que las sustancias del interior del tubo digestivo penetren en el organismo por los

espacios intercelulares. Las uniones estrechas están formadas por la ocludina y por una familia de moléculas

denominadas claudinas, que son las proteínas transmembrana encargadas de establecer los contactos célula-

célula.

Fig. 3. Estructura del desmosoma (a la izquierda). Se observan las cadherinas que se unen a fibras de queratina mediante placas de unión. Abajo observamos 3 células unidas mediante el desmosoma, que se encuentra en el espacio intercelular para conferirle resistencia al tejido.


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Fig. 4. Unión estrecha o de estanca

3. Comunicación celular.

La comunicación celular es la capacidad que tienen todas, las células, de intercambiar información fisicoquímica con el

medio ambiente y con otras células. La comunicación celular es un mecanismo homeostático, porque tiene como

objetivo mantener las condiciones fisicoquímicas internas adecuadas para la vida frente a los cambios externos.

Las cuatro formas más comunes en que las células humanas se comunican son de célula a célula, a través de hormonas y

a través de señales eléctricas y químicas.

3.1 Comunicación célula a célula.

3.2 Comunicación a través de hormonas.

Las hormonas son consideradas señales de largo alcance, creadas por glándulas del sistema endocrino y secretadas en

el torrente sanguíneo y distribuido los órganos indicados.

Nótese que su función principal es la de separar espacios

electroquímicamente distintos. Por ejemplo, el espacio entre la luz

intestinal y el torrente sanguíneo interno, que influye en el intercambio

de solutos al momento de la absorción, como lo refleja la figura de abajo

con el transporte de glucosa.

Fig. 5. Estas interacciones generalmente

ocurren por medio de las glicoproteínas en

la superficie de las membranas de las

células. Por medio del contacto, las células

pueden recibir señales estructurales y

funcionales.


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3.3 Comunicación electroquímica.

Las señales eléctricas y químicas son responsables de comunicar mensajes extremadamente complejos entre neuronas o

entre neuronas y células musculares. El punto de contacto entre una neurona y otra célula se llama sinapsis y es donde

las señales eléctricas se convierten en una señal química y de nuevo a una señal eléctrica en la otra célula.

4. Tejidos

Se define como un conjunto organizado de células con características similares. Los tejidos del cuerpo humano se

clasifican en cuatro tipos principales: epitelial, nervioso, muscular y conectivo.

Por otra parte, el tejido conectivo difiere de los demás tejidos por su cantidad de sustancia extracelular. Se compone de

células suaves y fácilmente deformables. La matriz extracelular que contiene el tejido conectivo permite transmitir

cargas mecánicas. La composición de la matriz puede ir desde un suave “gel” (ej. la piel) a la matriz rígida del hueso.

Fig. 6. El tejido epitelial es básicamente un

tejido de cubrimiento. Se especializa en

absorber, secretar, transportar, excretar o

proteger los órganos que recubre. Estas

células mueren y se regeneran

constantemente.


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El tejido nervioso compone las principales partes del sistema nervioso: Cerebro, médula espinal, nervios periféricos,

terminaciones nerviosas y la sensación orgánica. Su unidad funcional es la neurona. Las principales características de

este tejido son la irritabilidad y la conductividad. El tejido nervioso puede ser lesionado por excesiva tensión o

compresión.

Fig. 7. Ejemplo de distintas células que componen el tejido nervioso.

Finalmente, el tejido muscular se divide en tres categorías: Esquelético, liso y cardíaco.

Las tres categorías desempeñan función de

conductividad y contractilidad.

El tejido muscular esquelético o estriado

se especializa en la generación de fuerza

para mantener la postura y producir

movimientos; el tejido muscular liso es de

movimiento involuntario y es inervado por

nervios simpáticos y parasimpáticos.

El tejido muscular cardíaco es considerado

una mezcla de los dos anteriores.


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Lee el enunciado para luego marcar la letra de la alternativa correcta.

Glosario.

Desmosomas: Placas en forma de botón presentes en dos superficies celulares opuestas que mantienen las células

unidas por medio de filamentos proteícos que cruzan el espacio intercelular.

Conexinas: Son una familia de proteínas integrales de membranas que forman 4 dominios transmembranales, que se

encuentran en las uniones intercelulares de tipo hendidura. Estas uniones o canales intercelulares, constituyen el

sistema principal de comunicación e intercambio de electrolitos, metabolitos y mensajeros secundarios entre las células.

Uniones nexus: Estructura que consiste en regiones especializadas de la membrana plasmática de dos células

adyacentes que interactúan, contiene numerosos poros que permiten el paso entre ellas de moléculas pequeñas y de

iones.

Uniones estrechas: Estructuras especializadas que se forman entre algunas células animales y que producen un sello

hermético que evitan que pasen sustancias a través de los espacios intercelulares.

Solucionario:

1 E /2 A/3 C/4 B

Veamos… ¿Cuánto aprendí?

1. ¿Cuál de los siguientes mecanismos de adhesión

celular sella el espacio intercelular?

A) Desmosomas.

B) Nexos.

C) Unión comunicante.

D) Cilios.

E) Unión estrecha.

2. El tipo de unión que se construye a partir de

cadherinas para dotar de resistencia física se

denomina:

A) Desmosomas.

B) Flagelos.

C) Unión comunicante.

D) Cilios.

E) Unión estrecha.

3. ¿Cómo se denomina la proteína integral de la membrana

plasmática que se fija directamente a las proteínas de la

matriz extracelular y a las del citoesqueleto?

A) Conexinas.

B) Colágeno.

C) Integrinas.

D) Proteoglucanos.

E) Elastina.

4.- ¿Cuál de las siguientes alternativas no se considera

tejido?

A) Conectivo

B) Piel

C) Muscular

D) Epitelial

E) Nervioso

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