Adhesión celular , uniones celulares y matriz extracelular

Capitulo 19 (Alberts)

Biología celular

POR ALEJANDRO CHAVEZ RUBIO

En los organismos pluricelulares las células se organizan en conjunto para formar tejidos , que a su vez, forman órganos.

Las células contactan con una compleja red de macromoléculas , denominada matriz extracelular:

La matriz extracelular participa en el mantenimiento estructural tisular

En los vertebrados los principales tenidos son : Nervioso Muscular Sanguíneo Linfoide Epitelial Conjuntivo

Uniones Celulares

Son especialmente abundantes e importantes en el tejido epitelial ,también se localizan en regiones de contacto célula- célula y célula-matriz de todos los tejidos

Las uniones celulares se clasifican en tres grupos funcionales:

Uniones de oclusión (Estancas) Uniones de anclaje Uniones de comunicación

Las uniones estancas Sellan las células epiteliales vecinas de

tal manera que evitan el tránsito libre de moléculas pequeñas de una capa a otra

Constituyen barreras selectivas de permeabilidad, separando fluidos de diferente composición

Las Uniones estancas constituyen un sistema de sellado entre las células vecinas , de tal manera que las moléculas hidrosolubles no pueden difundir entre las células

Las Hebras de sellado que mantienen unidas las membranas plasmáticas están constituidas por hebras continuas de proteínas transmembrana

Aunque todas las uniones estancadas son impermeables al paso de macromoléculas , su permeabilidad respecto a moléculas de pequeño tamaño varia mucho en los diversos epitelios

Uniones de anclaje

Capacitan a determinados grupos celulares, para constituirse como unidades estructurales resistentes

Conecta los elementos cito esqueléticos de una célula a los esqueletos de sus vecinos o a la matriz extracelular

Son abundantes en los tejidos que están sometidos a tensiones mecánicas, como el musculo cardiaco

Se localizan bajo dos formas estructurales y funcionalmente diferentes:

Uniones adherentes Desmosomas Hemidesmosomas

Las uniones de anclaje están compuestas por dos clases de proteínas:

Proteínas de adhesión intracelular Glicoproteínas transmembrana de unión

Las uniones adherentes conectan haces de fibras de actina entre células o entre la célula y la matriz extracelular

En los epitelios forman una banda de adhesión continua, situada alrededor de cada célula epitelial , cerca de la membrana luminal y por debajo de las uniones estrechas

Los filamentos de actina se unen de célula a célula mediante proteínas de unión transmembrana (cadherinas)

Uniones adherentes célula-matriz

Conectan las células y sus haces de actina a la matriz extracelular

Figura 19-9

Desmosomas Son contactos intercelulares

puntiformes que mantienen unidas a las células

En el interior de las células actúan como lugares de anclaje para los filamentos intermedios en forma de cuerda, los cuales forman una red estructural en el citoplasma proporcionando una cierta rigidez

Hemidesmosomas

Son morfológicamente semejantes a los desmosomas

Difieren a nivel funcional como bioquímico

En lugar de unir las membranas de las células adyacentes , unen el dominio basal de las células y la lamina basal

Uniones de Grap

Son las que permiten el paso directo de pequeñas moléculas entre células.

Estas uniones median la comunicación intercelular al permitir el paso de iones inorgánicos y otras pequeñas moléculas hidrosolubles entre los citoplasmas

Acoplan las células tanto electrónica como metabólicamente

Modelo de unión de tipo Grap

Los conexiones de las uniones de tipo grap están compuestos por seis subunidades

Esta conexión esta organizada en base a proteínas transmembrana , que forman estructuras denominadas conexones

Los conexones entran en contacto de tal manera que las membranas plasmáticas implicadas se encuentran separadas por una hendidura

La permeabilidad de las uniones tipo grap esta regulada

Estos canales no permanecen abiertos continuamente sino que alternan entre estados abiertos y cerrados

Adhesión intercelular

Para formar una unión de anclaje , las células han de haberse adherido una a otra, alrededor de las moléculas que median directamente la adhesión se ha de formar un aparato cito esquelético.

Cadherinas Son las responsables de la adhesión

celular dependiente de Ca en los tejidos de vertebrados

La mayor parte de las cadherinas son glicoproteínas con un solo dominio transmembrana, constituidas por unos 700- 750 residuos de aminoácidos

Adhesión celula-celula por mecanismo homofilico

Las moléculas de una célula pueden unirse a otras moléculas del mismo tipo de células adyacentes (Homofóbicas)

Las moléculas de una célula pueden unirse a moléculas de diferente tipo de células (Heterofilicas)

FIG 19-28

La mayoría de las células animales presentan sistemas de adhesión intercelular interdependientes de Ca que principalmente pertenecen a la superfamilia de las inmunoglibinas

La matriz extracelular de los animales Los tejidos no están formados

únicamente por células:

Una buena parte de su volumen lo constituye el espacio extracelular, que esta ocupado por una red macromolecular que constituye la matriz extracelular

En el tejido conjuntivo la matriz extracelular es mas abundante que las células , rodeándolas completamente y determinando las propiedades físicas del tejido

Funciones de la matriz extracelular

Desempeña un papel complejo en la regulación del comportamiento de las células que entran en contacto con ella

, afectando su desarrollo , migración , proliferación , su forma y función

De donde proceden las macromoléculas que forman la matriz extracelular ?

Las macromoléculas que la constituyen son secretadas fundamentalmente por fibroblastos

En algunos tejidos conectivos son secretadas por otras células como:

Osteoblastos(huesos) Condroblastos

(Cartílago)

Principales macromoléculas que conforman la matriz extracelular Cadenas de polisacáridos del tipo de los

glucosaminogucanos (GAG)

Proteínas fibrosas :colágena, elastina Proteínas adhesivas: Fibronectina y

laminina

Glucosaminoglucanos (GAG)

Formados por largas cadenas no ramificadas de polisacáridos, compuestas a su vez por unidades repetidas de disacáridos

Acido Hialuronico Es el GAG de estructura molecular mas

sencilla

Ofrece resistencia a las fuerzas compresivas en los tejidos y articulaciones

Las cadenas de GAG pueden estar altamente organizadas en la matriz extracelular

Los GAG y proteoglucanos forman enormes complejos poliméricos en la matriz extracelular

Agrecano: Principal proteoglicano del cartílago ,

Proteínas colágenas Constituyen una gran familia de

proteínas fibrosas Son secretadas por las células del tejido

conjuntivo y otras células Son el componente mas abundante de

la piel y de los huesos

Estructura típica de una molécula colágena

Contiene alrededor de 1000 residuos de aminoácido

Las colágenas asociadas a fibrillas

Las fibrillas de colágena forman estructuras que resisten fuerzas de tracción

La elastina Las moléculas de elastina son secretadas al

espacio extracelular y se ensamblan formando fibras elásticas próximas a la membrana plasmática

Las fibras elásticas en la matriz extracelular le confiere la capacidad de recobrar su conformación inicial después de una deformación transitoria

Red de fibras elásticas

Las fibras elásticas en la matriz extracelular le confiere la capacidad de recobrar su conformación inicial después de una deformación transitoria

Fibronectina Es una proteína extracelular adhesiva

que contribuye a la adhesión de la célula a la matriz

Lamina basal La lámina basal es, esencialmente, un

retículo laminar de colágeno tipo IV unido a moléculas específicas que le permiten asociarse a las células vecinas y/o a la matriz extracelular.

Funciones de la Lamina basal Elemento importante para la

regeneración de tejidos dañados (facilita la migración de las células regeneradas a la herida)

Reconstrucción de la sinapsis después de una lesión de un nervio o de un musculo

Integrinas Son los receptores principales que

utilizan las células animales para unirse a la matriz extracelular

Actúan como transductores de señales

La pared celular de los vegetales Es una matriz extracelular que rodea las

celulas vegetales

Es la responsable de las características típicas del tipo de vida vegetal

Paredes celulares vegetales

En una planta pluricelular la mayoría se generan en meristemos

los meristemos crecen paulatinamente para crear la pared celular primaria. Delgada y semirígida.

Esta cuando no se puede alargar más solo se conserva o sintetiza una rígida pared celular secundaria. (por engrosamiento de primaria o por depósito de nuevas capas)

Esta sirve para darle permeabilidad a la pared En la matriz de las proteínas encontramos

polisacáridos, en la cual se insertan fibras, las cuales están constituidas de celulosa (más abundate en la tierra) y de hemicelulosa, pectina y proteínas estructurales.

Fuerzas de presión

Presión de turgencia. Causada por el desequilibrio osmótico

La cual aumenta cuando está en equilibrio osmótico para no permitir la entrada de soluciones salinas

Para darle mayor turgencia existen unos túbulos cristalinos llamados microfibrillas de celulosa.

Hemicelulosa, se unen entre si y con cada una de las microfibrillas de celulosa. Formando una red compleja.

Microtúbulos, orientación de la pared celular. Los cuales orientan a las microfibrillas, las cuales marcan la expansión celular, y por consiguiente la forma final.