Unidad 2 Sesión 12 Matriz Extracelular y Uniones Celulares

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DBIO1069 BIOLOGÍA CELULAR UNIDAD 2: Sesión 31 “Uniones Celulares y Organización de la Matriz Extracelular (MEC)” PROFESOR: CORREO:

RdeA: Asocia la estructura, composición y función de los organelos con los

requerimientos celulares que le permiten formar parte de un sistema interconectado al interior de la célula.

Uniones Celulares – Matriz Extracelular: Contexto

En animales, las células de la mayoría de los tejidos se unen directamente unas con otras por medio de uniones intercelulares, son de diverso tipo y si bien realizan varias funciones, la principal es de anclaje mecánico. En animales y vegetales, la matriz extracelular tiene un rol esencial en la organización tisular, la compleja red de macromoléculas que la componen le permite desarrollar diferentes funciones, siendo la principal la formación de un entramado de sostén.

Uniones celulares Las uniones celulares se localizan en regiones de contacto célula-célula y célula- matriz de todos los tejidos y son especialmente abundantes en los epitelios. Se clasifican en tres grupos funcionales: • Uniones oclusivas o estrechas • Uniones de Anclaje: • 1. Uniones adherentes (uniónes célula-célula) • 2. Adhesiones Focales (uniónes célula-matriz) • 3. Desmosomas (uniónes célula-célula) • 4. Hemidesmosomas (uniones célula-matriz) • Uniones de Comunicación o hendidura o GAP (Plasmodesmos en vegetales)

UNIONES ESTRECHAS O DE OCLUSIÓN Las uniones estrechas (“tight junction”) vSellan los espacios intercelulares. vForman una barrera de permeabilidad selectiva transepitelial. vSon áreas de conexiones íntimas entre membranas de células adyacentes. vLas uniones estrechas permiten a los epitelios actuar como barreras en la difusión. Modelo de la unión estrecha o de oclusión.(Fig. 19-5) A) se muestra como los cordones selladores mantienen unidas las membranas plasmáticas adyacentes. Los cordones están constituidos por proteínas transmembrana, las cuales establecen contacto a través del espacio intercelular, dando lugar al sellado. B) El esquema muestra cómo las proteínas transmembrana del tipo claudina y ocludina se disponen en una unión estrecha.

UNIONES DE ANCLAJE: uniones

adherentes

Las uniones de anclaje existen bajo dos formas funcionalmente diferentes: a) las uniones adherentes y los desmosomas; b) las adhesiones focales y hemidesmosomas. a) Las uniones adherentes y los desmosomas mantienen unidas las células entre sí (uniones célula-célula) y están formadas por proteínas transmembrana de adhesión pertenecientes a las cadherinas. Las uniones adherentes: En los epitelios forman una banda de adhesión continua (zonula adherens), justo por debajo de las uniones estrechas. Conectan haces de filamentos de actina de células adyacentes.

UNIONES DE ANCLAJE: desmosomas Los desmosomas son contactos intercelulares puntiformes que mantienen unidas las células entre sí. La clase específica de filamentos intermedios anclados a los desmosomas depende del tipo celular. En células epiteliales son de queratina y en las fibras musculares cardíacas son de desmina.

UNIONES DE ANCLAJE: Adhesiones focales b) Las adhesiones focales y los hemidesmosomas anclan las células a la matriz extracelular (unión célula-matriz) y están formados por proteínas transmembrana de adhesión pertenecientes a la familia de las integrinas.

Adhesiones focales: Las proteínas transmembrana de adhesión que intervienen en estas uniones célulamatriz son las integrinas.

UNIONES DE ANCLAJE: Hemidesmosomas b) Las adhesiones focales y los hemidesmosomas anclan las células a la matriz extracelular (unión célula-matriz) y están formados por proteínas transmembrana de adhesión pertenecientes a la familia de las integrinas. Los hemidesmosomas son conexiones entre las células y la lámina basal.

Filamentos intermedios Plectina Placa Integrina Matriz extracelular

UNIONES GAP Ó COMUNICANTES Las membranas de dos células adyacentes, están separadas por un espacio uniforme de 2 a 4 nm de amplitud. Este espacio es generado y mantenido por proteínas, las conexinas. Las bicapas lipídicas (rojo) son atravesadas por complejos proteicos llamados conexones (verde), cada uno está formado por seis subunidades de conexinas. Estos canales permiten el paso de iones inorgánicos y de otras pequeñas moléculas hidrosolubles (azúcares, aminoácidos, nucleótidos y vitaminas) entre los respectivos citoplasmas.

PLASMODESMO •Uniones celulares vegetales. •Son uniones de tipo comunicante, formada de unidades continuas de citoplasma que comunican a las paredes de células contiguas, formado por una elongación del retículo endoplásmico, llamado desmotúbulo y permite la circulación de sustancias entre citoplasmas y este movimiento se conoce como transporte simplástico. Plasmodesmos en la pared celular

Uniones celulares Uniones oclusivas: Sella la unión entre dos células vecinas. Uniones adherentes: Unen dos células con participación de los microfilamentos de actina Desmosomas: Unen dos células con participación de los filamentos intermedios Uniones comunicantes: Permiten el paso de iones y pequeñas moléculas hidrosolubles Adhesiones focales: Unen los microfilamentos de actina de las fibras de estrés a la matriz extracelular) Hemidesmosomas: Unen los filamentos intermedios a la matriz extracelular

Matriz Extracelular

• Los organismos multicelulares están compuestos por tejidos formados por la asociación de células, entre las cuales se dispone o interpone un complejo molecular correspondiente a la MATRIZ EXTRACELULAR. • En el tejido conjuntivo, la matriz extracelular es muy abundante y rica en polímeros fibrosos, principalmente colágeno. • En el tejido epitelial, las células se encuentran estrechamente unidas formando láminas denominadas epitelios, en este tejido la matriz extracelular es escasa y se ubica en la base de los epitelios como una lámina basal.

La matriz extracelular se compone de: a. Proteínas estructurales fibrilares b. Glicoproteínas adhesivas c. Gel de proteoglicanos y glicosaminoglicanos

Componentes de la Matriz Extracelular • Elementos Estructurales: Fibras de colágeno; elastina, fibrilina, fibras de fibronectina y fibras de laminina • El colágeno es una proteína fibrosa, la unidad estructural es una triple hélice, el tropocolágeno, flexibles y muy resistente a la tracción. Proporciona resistencia a los tejidos, con función estructural (sostén, apoyo, resistencia). Elastina y Fibrillina. • La fibronectina y la laminina son glicoproteínas adhesivas presentes en las membranas basales y son muy importantes en los procesos de migración celular, con función asociativa o adhesiva.

Laminina

COLÁGENO

Fibronectina

Componentes de la Matriz Extracelular • Elementos Fluidos: Proteoglucanos (GAGS más Proteínas); Glucosaminoglicanos (GAGS). • Los Proteoglucanos, constan de un eje proteico de longitud variable sobre el que se disponen perpendicularmente desde decenas, hasta centenares de cadenas de glucosaminoglucanos.

• Los Glucosaminoglicanos son polisacáridos ácidos (con cargas negativas) que atraen Na+, por lo que absorben agua aumentando su volumen dándole turgencia a la matriz. Ácido hialurónico y Condroitín sulfato. Funciones de los proteoglucanos: o Le dan el estado de gel a la matriz extracelular o Adhesión de los componentes de la matriz o Resistencia a la compresión. o Retrasan movimiento de microorganismos y células. o Forman filtro moleculares.

Funciones de la Matriz Extracelular v Rellenar los espacios no ocupados por células (espacios intercelulares) v Dar a los tejidos resistencia a la compresión y estiramiento. v Dar puntos de apoyo a las células del tejido y permitir la migración celular. v Permitir la llegada a las células de sustancias inductoras, provenientes de células vecinas, la difusión de nutrientes y la eliminación de desechos a través de la fase acuosa del gel de GAGS. v Constituye el soporte físico de las células manteniendo la estructura de los tejidos.

Moléculas de adhesión celular Las cadherinas son las principales responsables de la adhesión intercelular dependiente de Ca2+ en los tejidos de vertebrados.

Célula 1 1 mM Ca2+

Célula 2 Dímero de cadherina

Estructura de una sola repetición de tipo cadherina, muestra la influencia del aumento de concentración del Ca 2+ y aumento la región extracelular de las cadenas de cadherina. (Fig. 19-24, Albert et al. 2010)

Moléculas de adhesión celular

Integrinas: La unión de la matriz extracelular a la célula requiere de proteínas transmembranales de adhesión que actúan como receptores de la matriz y conectan la matriz con el citoesqueleto celular. Los principales receptores en la células animales para la mayoría de proteínas de la matriz extracelular son la integrinas. Estos receptores están vinculados a la adhesión célula-matriz

Veamos que hemos aprendido: La figura muestra la disposición de uniones celulares en células de tejido epitelial, al respecto: 1. Identifique la unión intercelular que corresponde a los números 1, 2 y 4. 2. ¿Qué elementos del citoesqueleto se unen a las uniones intercelulares rotuladas con los números 3 y 5?

Veamos que hemos aprendido: ¿Qué componente de la matriz extracelular está involucrado en la pérdida de resistencia mecánica de la matriz? a) Glicosaminoglicanos b) Integrinas c) Colágeno d) Proteoglicanos e) Filamentos intermedios

Verdadero o Falso 1. 2. 3. 4.

_____Las cadherinas forman parte de los hemidesmosomas y de los contactos focales. _____Los contactos focales unen células del tejido conectivo a fibras colágenas de la matriz extracelular. _____Los desmosomas se compara a un remache y en su formación intervienen cadherinas. _____Las integrinas establecen conexión entre células, citoesqueleto y matriz extracelular.

Verdadero o Falso 1. 2. 3. 4.

_____Los glicosaminoglicanos son compuestos que estructuran la parte fibrosa de la matriz extracelular. _____La fibronectina y la laminina son glicoproteínas adhesivas. _____La matriz extracelular participa en los procesos de migración celular. _____Las fibras de colágeno son proteínas estructurales de la matriz extracelular.

Bibliografía utilizada en esta clase •Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. y Walter, P. (2011). Introducción a la biología celular (3ª ed.). Panamericana. •Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. y Walter, P. (2010). Biología Molecular de la célula. (5ª ed.). Omega S.A. •Audesirk, T., Audesirk, G. y Byers, B.E. (2017). Biología. la vida en la tierra con fisiología (10ª ed) Pearson Educación de México S.A. de C.V.