Trabajo Práctico nº12 Flashcards
Citoesqueleto, uniones celulares y matriz extracelular (47 cards)
Citoesqueleto
-Es una red dinámica de filamentos proteicos.
-Es un armazón proteico desplegado por todo el citosol.
-Solo en eucariotas
Formado por 3 clases de filamentos:
-Filamentos intermedios
-Microtúbulos
-Filamentos de actina
-3 tipos de proteínas:
-Proteínas formadoras de filamentos
-Proteínas accesorias: se asocian a los filamentos del citoesqueleto en respuesta a señales intra o extracelulares.
-Proteínas motoras: se mueven a lo largo de los filamentos polarizados con gasto de energía a través de la hidrólisis de ATP. Trasladan macromoléculas y organelas de un punto a otro del citoplasma.
-Funciones:
.Soporte estructural: cilios, flagelos, lamelipodios, seudópodos, etc.
.Resistencia mecánica
.Movimiento celular
.Desplazamiento intracelular de vesículas
.Posición de organelas
.División celular
.Contracción muscular
Filamentos de actina
-Formado por 2 polímeros helicoidales, constituidos por la proteína globular actina.
-Son estructuras delgadas, flexibles con un diámetro muy pequeño (5-9 nm).
-Pueden constituir haces, redes y geles.
-Forman el esqueleto de las microvellosidades e integran el armazón contráctil de las células musculares.
-Tienen función de anclaje, contracción y movimiento.
-Formación del anillo contráctil.
-Son polímeros construidos por la suma lineal de monómeros, su ensamblaje les da a los filamentos una estructura helicoidal.
-Los monómeros se encuentran libres en el citosol, forman un depósito al que la célula recurre cuando los necesita. Cada monómero está asociado a ADP o ATP.
-Poseen un extremo + y un extremo -. Por el + se alargan y acortan más rápido que por el -.
Filamentos intermedios
-Miden 10 nm de diámetro.
-Formados por proteínas fibrosas
-Tienen un grosor menor que el de los microtúbulos y mayor que el de los filamentos de actina.
-Son polímeros lineales cuyos monómeros son proteínas con una estructura en hélice alfa fibrosa.
-Función: de resistencia, estructural y proveen rigidez, participan en la unión célula-célula en los epitelios.
-Las proteínas fibrosas componen dímeros lineales. Esos dímeros vuelven a combinarse y se generan tetrámeros.
-Los tetrámeros se conectan por sus extremos y dan lugar a estructuras cilíndricas alargadas llamadas protofilamentos.
-Los filamentos intermedios se forman por 4 pares de protofilamentos.
-Forman una red continua entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear.
-Forman una malla en la cara interna de la envoltura nuclear.
Microtúbulos
-Son los filamentos más grandes del citoesqueleto con un diámetro de 25 nm.
-Son polímeros compuestos por la proteína tubulina (proteína dimérica).
-Son rectos, huecos y cilíndricos.
-Nacen del centrosoma o centro organizador de los microtúbulos (MTOC).
-Cada tubulina es un heterodímero de 110 a 120 kDa formado por 2 subunidades alfa-tubulina y beta-tubulina, proteínas de tipo globular.
-Constituyen vías de transporte para macromoléculas y organelas de un lado a otro del citoplasma. Utiliza 2 proteínas motoras: dineína y quinesina.
-Contribuyen a establecer la forma celular.
-Los microtúbulos mitóticos movilizan a los cromosomas en la mitosis y meiosis: forman el huso mitótico.
-Crecen por polimerización de dímeros de tubulina a partir de su extremo +.
-Los microtúbulos ciliares forman el eje de los cilios y flagelos.
Ensamblaje de filamentos
Los filamentos del citoesqueleto se ensamblan a partir de subunidades proteicas.
o Filamentos de actina y microtúbulos: subunidades solubles y pequeñas.
o Filamentos intermedios: subunidades alargadas y fibrosas.
Las subunidades se unen unas con otras mediante uniones débiles, no covalentes, (puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas, interacciones iónicas) para formar un protofilamento que permiten la rápida polimerización y despolimerización de los distintos filamentos.
No se unen de forma recta, sino que se unen muchos protofilamentos para formar un filamento.
Filamentos de actina: formados por 2 protofilamentos enrollados en una hélice alfa.
Microtúbulos: constituidos por 13 protofilamentos, que se unen unos con otros a través de uniones débiles laterales.
La formación del filamento con múltiples protofilamentos permite un dinamismo en sus extremos y esto le da cierta resistencia a la ruptura del filamento, porque es más favorable energéticamente separar una subunidad en uno de los extremos que generar un corte en el centro del filamento.
Los filamentos de actina son más delgados, se necesita menos energía para romperlos, pero se agrupan en haces y se asocian con proteínas accesorias formando estructuras más rígidas que le dan resistencia mecánica.
Formación de los filamentos de actina
-Fase lenta: formación del agregado inicial o núcleo:
-Cada filamento de actina comienza a formarse a partir de un núcleo de 3 monómeros de actina que se combinan entre sí en el citosol.
-Las subunidades comienzan a ensamblarse.
-Fase de crecimiento: alargamiento:
-El alargamiento se produce como consecuencia del agregado sucesivo de nuevos monómeros en los extremos + y - del filamento.
-Requiere que las actinas contengan ATP.
-Presenta polaridad: el crecimiento en sus extremos tiene distinta velocidad. Presenta un extremo + donde la V es mayor y un extremo - donde la V es más lenta.
-Fase de equilibrio: estado estacionario:
-El crecimiento se estanca y la longitud se mantiene constante.
-Después de la polimerización el ATP se hidroliza en ADP+ P, lo que induce a los monómeros a despolimerizarse.
-Esto no ocurre porque en los extremos de los filamentos se produce un fenómeno de inestabilidad dinámica derivado de la formación de un capuchón cuyos monómeros demoran en convertir sus ATP en ADP.
-Ya que el mantenimiento de esta inestabilidad tiene un alto costo en ATP, cuando el filamento alcanza la longitud deseada, proteínas reguladoras se unen a sus extremos para estabilizarlo.
Estructura de un microtúbulo
-Los microtúbulos están compuestos por tubulinas.
-Cada tubulina es un heterodímero formado por 2 subunidades, alfa y beta, que son proteínas de tipo globular.
-Los heterodímeros pueden unirse entre sí por sus flancos y se cierran en círculo.
-Llevan a la formación de una estructura tubular cuya pared está integrada por varios filamentos que recorren el eje longitudinal del microtúbulo: protofilamentos.
-El microtúbulo contiene 13 protofilamentos.
-Debido a la polaridad de las tubulinas, el microtúbulo es polarizado, en uno de sus extremos quedan expuestas las subunidades alfa y en el otro las beta.
-Los heterodímeros pueden agregarse (polimerizarse) o retirarse (despolimerizarse) por ambos extremos.
-Presenta un extremo más (+) y uno menos (-). Por el extremo + el microtúbulo se alarga y acorta más rápido que por el extremo -.
-El extremo - se localiza en el centrosoma. Allí los procesos de polimerización y despolimerización se encuentran bloqueados.
-El complejo y-tubulinas tiene forma anular, se comporta como un molde a partir del cual se nuclean las primeras 13 tubulinas.
-El complejo se comporta como un capuchón que bloquea el crecimiento y acortamiento por su extremo -.
-Cuando las tubulinas se despolimerizan de los microtúbulos pasan a formar parte del depósito de tubulinas libres en el citosol.
-Cada tubulina contiene un GDP en su subunidad beta que luego se intercambia por GTO en el citosol.
-Las tubulinas con GTP son atraídas por los extremos + de los microtúbulos en crecimiento y se unen a ellos. El GTP se hidroliza a GDP +P. Consume energía.
-Las tubulinas con GDP tienden a despolimerizarse del extremo +.
-La formación de GDP luego de la polimerización llevaría a la despolimerización de los monómeros. No ocurre debido a que las tubulinas recién incorporadas tardan en hidrolizar el GTP y forman:
-Un CAPUCHÓN DE TUBULINAS-GTP en el extremo del microtúbulo: impide la salida de las tubulinas: se denomina inestabilidad dinámica: cada microtúbulo puede alternar períodos de crecimiento lento y desensamblaje rápido.
Estructura filamentos intermedios
-Los filamentos intermedios son muy abundantes en aquellas células que están muy sometidas a estrés mecánico debido a que le proporcionan la fuerza y resistencia necesaria para esas células.
-Tienen una función muy importante en la unión célula-célula a través de desmosomas y la unión célula-MEC a través de hemidesmosomas.
-Forman parte de la lámina nuclear, que se ubica por debajo de la membrana nuclear interna.
-Están formados por proteínas alargadas, fibrosas y son diferentes según el tipo de célula en el que se encuentren.
-El monómero presenta una región en forma de alfa hélice, que se une a otro monómero constituyendo una súper hélice denominada dímero.
-2 Dímeros se van a unir formando un tetrámero, se unen de manera paralela, lo que permite que los 2 extremos del tetrámero sean iguales.
-El tetrámero es la subunidad de los filamentos intermedios, se ensamblan unos con otros para formar un protofilamento.
-Como los extremos del protofilamento son idénticos no presenta polaridad.
-La unión de 8 protofilamentos constituye un Filamento Intermedio.
Proteínas accesorias
-Interactúan y regulan filamentos de actina y microtúbulos.
-Se unen a subunidades libres.
-Se unen al filamento.
-Proteínas accesorias que se unen a subunidades libres de actina:
.Formina: nuclea el ensamblaje y permanece asociada al extremo más en crecimiento.
.Timosina: se une a las subunidades e impide su ensamblaje.
.Complejo ARP: nuclea el ensamblaje que dará lugar a una red y permanece asociado al extremo menos.
.Profilina: se une a las subunidades, acelera su alargamiento.
-Necesarias para la nucleación y polimerización.
-Proteínas accesorias que se unen al filamento de actina: se unen a lo largo del filamento o en sus extremos. Necesarias para la estabilización y para la formación de haces y geles.
-Tropomiosina: estabiliza el filamento de actina y puede evitar que se unan otras proteínas.
-La unión de una proteína casquete al extremo + del filamento de actina lo estabiliza, enlenteciendo tanto su polimerización como disociación.
-En las fibras musculares, CapZ, estabiliza el extremo + y tropomodulina el -, permitiendo alargar su vida media.
-Proteínas que forman haces: alfa-actinina (fibra de estrés) y fimbrina (lamelipodios)
-Villina: en microvellosidades.
-Proteínas que forman geles: espectrina (córtex celular) y filamina (lamelipodios).
-Proteínas accesorias que se unen a subunidades libres de tubulina: necesarias para la nucleación y polimerización
.Estatmina: se une a las subunidades e impide el ensamblaje.
.y-TuRC: nuclea el ensamblaje y permanece asociado al extremo menos.
-Proteínas accesorias que se unen al microtúbulo: se unen a lo largo del filamento o en sus extremos, necesarias para su estabilización:
.Quinesina-13: aumenta el desensamblaje catastrófico en el extremo +.
.Catanina: rompe microtúbulos.
.MAP: estabilizan los microtúbulos uniéndose a ellos lateralmente. Impiden despolimerización.
Proteínas motoras
-Son los motores moleculares.
-Se unen a los filamentos POLARIZADOS del citoesqueleto y se desplazan sobre ellos utilizando energía de la hidrólisis de ATP.
-Poseen:
.Un dominio motor que reconoce la vía por la que se moverá y la dirección del movimiento. Se une a ATP y lo hidroliza.
.Una cola que determina cuál es la carga que moverá.
-Ciclo mecánico-químico:
.Unión al filamento
.Cambio conformacional
.Liberación del filamento
.Relajación conformacional
.Nueva unión al filamento.
-Tres grupos de proteínas motoras:
.Quinesinas y dineínas: interactúan con microtúbulos. Se desplazan por ellos.
.Miosinas: interactúan con filamentos de actina.
Quinesinas
-Presenta 2 dominios o cabezas motores que contactan con el microtúbulo, las cuales actúan de manera coordinada para poder avanzar a lo largo del microtúbulo dando como una especie de pasos.
-La cabeza posterior llamada cabeza de retención va a estar unida al ATP, que condiciona que se una fuertemente al microtúbulo.
-La cabeza de avance se encuentra unida a ADP, se une debilmente al microtúbulo.
-El ATP que se encuentra en la cabeza posterior, se hidroliza y se forma ADP+Pi.
-Se incorpora ATP que se une a la cabeza de avance: genera un cambio conformacional en el cuello conector, que permite impulsar la cabeza posterior hacia adelante.
-Las quinesinas se unen al extremo N-terminal excepto la quinesina-14 que se une al extremo C-terminal.
-Participan en la mitosis y meiosis, en la formación del huso y en la separación de los cromosomas.
- Quinesina 5: hacia los extremos (+) de dos microtúbulos antiparalelos que se deslizan en sentido opuestos. Tiende a separar los polos. (transporte anterógrado – hacia la parte más distal)
- Quinesina 14: hacia el extremo (-), tiende a juntar los polos.
- Quinesinas 4-10: hacia extremo (+), se asocian a
cromosomas y los alejan de los polos.
Dineínas
-Presenta una cabeza y una cola.
-La cabeza contiene 6 dominios diferentes: uno de ellos tiene mayor actividad ATPasa y otro dominio forma el pedúnculo a través del cual se va a unir al microtúbulo.
-A través de la cola se une a la carga (una vesícula u otro microtúbulo).
-Cuando la proteína está unida a ATP no puede unirse al microtúbulo.
-Cuando el ATP es hidrolizado a ADP+Pi induce a que el pedúnculo se adhiera al microtúbulo.
-La liberación del ADP+Pi genera el golpe de potencia: se genera un cambio conformacional en la cabeza motora, rotan la cabeza y el pedúnculo y así la Dineína avanza hacia el extremo – del microtúbulo.
-Existen 2 tipos diferentes:
-Dineínas citoplasmáticas: son proteínas motoras que se desplazan hacia el extremo – de los microtúbulos. Participan junto con muchas otras proteínas accesorias en el desplazamiento de las vesículas.
-Dineínas ciliares (axonemales): son proteínas motoras especializadas en el movimiento deslizante de los microtúbulos que están presentes en las cilias y los flagelos.
Estructuras formadas por filamentos de actina
-Filopodios (fibroblastos): contienen un núcleo de filamentos largos de actina unidimensional.
-Lamelipodios (células epiteliales, fibroblastos y neuronas): contienen un núcleo bidimensional (red de filamentos de actina).
-Pseudópodos (amebas y neutrófilos): pequeñas proyecciones con un gel tridimensional de actina.
Centríolos
-Centríolos + matriz amorfa: centrosoma
-son cilindros cortos formados por microtúbulos.
-Se ubican en el citosol inmersos en una matriz proteica.
-Localización central .
-Irradian microtúbulos del citoesqueleto.
*Su disposición es de 9+0: está formado por 9 tripletes de microtúbulos en la periferia y no presenta ningún microtúbulo en su región central.
*Los tripletes de microtúbulos están formados por un microtúbulo completo y 2 incompletos.
*Los tripletes se mantienen unidos a través de puentes proteicos.
Cilios y flagelos
-Estructuras móviles formadas por microtúbulos y dineínas.
-Movimiento flagelar: ondulante
-Movimiento ciliar: su movimiento coordinado le permite empujar en un medio líquido.
-El movimiento de los cilios y flagelos está determinado por la flexión de su eje que se denomina Axonema:
-Formado por microtúbulos y proteínas asociadas.
-Disposición 9+2: presenta 9 pares de microtúbulos periféricos y un par de microtúbulos centrales.
-Los microtúbulos centrales son completos: formados por 13 protofilamentos, y se encuentran rodeados por una vaina interna.
-Los pares de microtúbulos periféricos presentan un microtúbulo completo (A) formado por 13 protofilamentos y un microtúbulo incompleto (B) formado por 11 protofilamentos.
-Los dobletes están unidos por medio de una proteína llamada Nexina y se unen a la vaina central a través de espinas radiales.
-De los microtúbulos A surgen brazos de Dineína: es la proteína motora que permitirá el movimiento de los cilios y flagelos. Forma puentes entre los dobletes de microtúbulos vecinos.
o Se une por medio de su cola al microtúbulo A y por medio de su cabeza al microtúbulo B.
o La unión de su cabeza al microtúbulo B depende de la presencia de ATP. Cuando hidroliza el ATP y el ADP+Pi se liberan, se produce el desplazamiento de la Dineína hacia el extremo – del microtúbulo provocando una fuerza de deslizamiento entre los dobletes.
o En el flagelo la presencia de muchas proteínas que unen los dobletes de microtúbulos impiden el deslizamiento, y el movimiento que generan es de flexión.
Cuerpo basal
-Une la base de cilios y flagelos a la superficie celular.
-Los microtúbulos ciliares nacen en el cuerpo basal.
-Se localiza por debajo de la membrana plasmática.
-Existen tantos cuerpos basales como microtúbulos.
-Constituyen cilindros huecos abiertos en sus extremos y miden 0,2 micras de diámetro por 0,4 micras de largo.
-La pared del cuerpo basal tiene la misma estructura que los centríolos: disposición 9 + 0.
-Las 9 unidades microtubulares están compuestas por 3 microtúbulos fusionados entre sí, llamados A, B y C.
-El microtúbulo A es completo (13 protofilamentos).
-Los microtúbulos B y C son incompletos (11 protofilamentos).
-Los tripletes se disponen de forma oblicua, A es más cercano al centro.
-Están conectados entre sí por proteínas ligadoras, enlazan el microtúbulo A de un triplete con el microtúbulo C del triplete vecino.
Huso mitótico
-En la división celular: Metafase
-Presenta 3 tipos de microtúbulos:
-Microtúbulos astrales: interactúan con el córtex celular.
-Microtúbulos cinetocóricos: conectan con los cinetocoros de los cromosomas.
-Microtúbulos interpolares: presentan sus extremos - hacia los centrosomas y su extremo + hacia la periferia.
-Principales proteínas motoras implicadas:
o Quinesina 5: hacia los extremos + de 2 microtúbulos antiparalelos que se deslizan en en sentido opuesto. Tiende a separar los polos. Posee 2 dominios motores.
o Quinesina 14: hacia el extremo - . Tiende a juntar los polos. Posee 1 dominio motor.
o Quinesinas 4-10: hacia el extremo +, se asocian a cromosomas y los alejan de los polos.
o Dineínas: ancladas al córtex, se desplazan hacia el extremo -.
-A nivel de los centrómeros se encuentran los cinetocoros, estos cinetocoros proteicos presentan varios sitios de unión para los extremos + de los microtúbulos cinetocóricos.
-Cada sitio de unión presenta una estructura en forma de collar que rodea a los microtúbulos.
-Cuando se produce la despolimerización de los microtúbulos, los protofilamentos se curvan hacia afuera y empujan contra la estructura en forma de collar, lo que genera una fuerza que desplaza al cinetocoro hacia el extremo – de los microtúbulos. Muy importante para separar las cromátides hermanas durante la división celular.
Miosina
o Actúa en la contracción muscular
o Forma junto con la actina el anillo contráctil
o Hay alrededor de 37 tipos de miosinas, todas presentan un dominio motor, se diferencian en sus colas C-terminales. Pueden presentar 1 o 2 cabezas motoras.
o A excepción de la miosina 6, todas se mueven hacia el extremo + de los filamentos de actina.
o Miosina II: formada por 2 cadenas pesadas y 4 cadenas ligeras.
-Las cadenas pesadas tienen en el extremo N-terminal un dominio globular donde se genera la fuerza.
-Poseen un cuello y una cola donde ambas cadenas se van a sobreenrollar en una hélice.
-Las colas helicoidales de varias miosinas se van a empaquetar unas con otras y las cabezas se van a proyectar hacia el exterior del filamento.
-En el músculo las miosinas se agregan por sus colas formando el filamento grueso.
Ciclo mecánico-químico de la miosina
-Unión: conformación de “rigor”.
-Liberación: un ATP se une a la cabeza y produce un cambio conformacional que desestabiliza la unión con actina.
-Movimiento: se hidroliza el ATP y la cabeza se desplaza hacia adelante.
-Generación de fuerza: se libera el Pi y se refuerza la unión a la actina. La cabeza pierde el ADP y provoca el “gran golpe de potencia”.
-Unión: vuelve a comenzar el ciclo.
Contracción muscular
-La célula muscular es una gran célula multinucleada con los núcleos ubicados en la periferia.
-El citoplasma está formado por Miofibrillas: estructuras cilíndricas de la misma longitud de la célula.
.Son largas cadenas repetidas de pequeñas subunidades (2.2 micras de largo) llamadas Sarcómeros, que le dan el aspecto estriado.
-Filamentos delgados: filamentos de actina y proteínas asociadas.
-Discos Z: discos proteicos en los extremos de cada sarcómero donde se insertan los extremos + de los filamentos de actina. CapZ lo estabiliza.
-Filamentos gruesos: miosinas II ensambladas.
-Al contraerse se deslizan unos filamentos sobre otros y el sarcómero se acorta.
Proteínas accesorias músculo
-En el disco Z: CapZ y alfa-actinina.
-Tropomodulina: estabiliza el extremo - de filamento de actina.
-Nebulina: una larga proteína que mantiene la longitud del filamento de actina.
-Titina: actúa como resorte uniendo el filamento grueso de miosina con el disco Z.
-Tropomiosina y Troponina: regulan la interacción entre miosina y actina según la concentración de Ca++.
-Troponina I: unión a inhibidores.
-Troponina T: de unión a tropomiosina.
La tropomiosina en estado relajado impide la interacción actina-miosina.
-Cuando el Ca++ se une a la subunidad C de la troponina, se libera la I y la tropomiosina se desplaza, dejando expuesto el lugar de unión a la miosina y permite la interacción actina-miosina.
Uniones celulares
-La composición, arquitectura y función de los tejidos animales dependen de la unión de una célula con otra y de éstas con la matriz extracelular.
-Clasificación:
o Unión oclusiva: la unión estrecha sella los espacios entre células epiteliales.
o Uniones intercelulares de anclaje: la unión adherente conecta los haces de filamentos de actina de una célula con los de la célula adyacente.
.Los desmosomas conectan los filamentos intermedios de una célula con los de otra célula.
o Uniones formadoras de canales: uniones tipo gap permiten el pasaje de pequeñas moléculas hidrosolubles de una célula a otra.
o Uniones de anclaje célula-matriz:
.La adhesión célula-matriz dependiente de actina ancla los filamentos de actina de la célula con la MEC.
.El hemidesmosoma ancla los filamentos intermedios de la célula a la MEC.
Uniones oclusivas
-Las uniones oclusivas o zónula occludens o uniones estrechas funcionan como barreras para:
o Difusión de proteínas y lípidos entre los dominios apical y basolateral de la membrana.
o Difusión de solutos entre células (transporte paracelular).
-Están compuestas por cordones selladores que rodean la zona apical.
-Cada cordón se compone de una hilera de proteínas transmembrana de adhesión.
-Los cordones selladores están formados por claudinas y ocludinas que se asocian a filamentos de actina a través de proteínas de membrana periféricas intercelulares ZO.
-Une las células
-Impide el pasaje de sustancias a través de los epitelios.
-Determina que las composiciones moleculares de la región apical y basolateral de las membranas plasmáticas sean diferentes entre sí (dominios).
Uniones GAP
-Es una unión formadora de canal.
-Las uniones comunicantes, de hendidura o gap son canales que comunican los citoplasmas de las células epiteliales adyacentes.
-Cada canal está compuesto por un par de conexones: estructuras cilíndricas huecas que atraviesan las membranas plasmáticas de las células enfrentadas.
-Existen 2 tipos de proteínas formadoras de canal:
o Conexinas (más abundantes)
o Inexinas
-6 conexinas se ensamblan formando un hemicanal o conexón. Son proteínas transmembrana, se unen con las conexinas del conexón de la membrana plasmática opuesta.
-Los conexones pueden ser:
.Homomérico: formado por el mismo tipo de conexinas.
.Heteromérico: distinto tipo de conexinas.
-2 conexones forman un canal acuoso (1,5 nm de calibre) que comunica a 2 células adyacentes.
-El canal puede ser homotípico o heterotípico.
-Debido a la presencia de conexones se genera un espacio o GAP entre 2 células.
-La unión tipo GAP consiste en varios pares de conexones que forman un “colador molecular”.
-Por el canal pasan libremente algunos solutos (iones, monosacáridos, nucleótidos, aa, etc.) del citoplasma de una célula al citoplasma de la célula vecina, pero no pasan macromoléculas.
-En las células epiteliales, los conexones se encuentran entre los desmosomas.
-Las conexinas tienen 4 dominios transmembranosos y sus extremos amino y carboxilo se orientan hacia el citosol.
