Citoplasma

Representa la masa celular de la célula. Mezcla de macromoléculas y moléculas pequeñas. Contiene 70% de agua y de 15-20% de proteínas por peso.

Citosol: metabolismo

Citoesqueleto: sostén y movimiento celular

CITOSOL: fracción soluble del citoplasma

CITOESQUELETO: fracción organizada en filamentos y microtúbulos

Hialoplasma

El hialoplasma también se denomina citosol o citoplasma findamental (citoplasma).

El hialoplasma es un gel casi líquido que contiene en disolución o suspensión sustancias tales como enzimas e inclusiones citoplasmáticas.

Puede relacionarse con el nucleoplasma a través de los poros nucleares.

El citosol interviene en la modificación de la viscosidad, en el movimiento intracelular, en el movimiento ameboide, en la formación del huso mitótico y en la división celular.

También actúa como tampón, equilibrando el pH celular y contiene todos los orgánulos.

Hialoplasma

Las enzimas que contiene constituyen aproximadamente el 20% de las proteínas totales de la célula.

Entre estos enzimas están los que intervienen en la biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y ácidos grasos, en la activación de aminoácidos para síntesis proteica, en las modificaciones en proteínas recién sintetizadas, en la glucogénesis, en la glucogenólisis, en la glucólisis anaerobia y en múltiples reacciones en las que intervienen el ARN t y el ATP, GTP, AMP cíclico y otros nucleótidos.

Hialoplasma

Inclusiones en células animales

1.- Glucógeno: polisacárido de reserva en células animales. Aparece como gránulos.

2.- Lípidos: se acumulan como triglicéridos de ácidos grasos y aparecen como gotas de tamaños variables.

3.- Proteínas: en general aparecen bajo formas cristalizadas.

4.- Pigmentos: son substancias que dan color natural al tejido:a.- Pigmentos endógenos: como por ejemplo la hemoglobina,

melanina

b.-Pigmentos exógenos: originados fuera del organismo. Como por ejemplo carotenoides y minerales.

Hialoplasma

Citoplasma y citoesqueleto

Citoesqueleto

Funciones del citoesqueleto

Durante el desarrollo embrionario los órganos se forman por migración de células simples o grupos de células de partes distantes del embrión

En el organismo adulto se da el movimiento de células simples en respuesta a un agente extraño (infección) o la migración celular descontrolada (cáncer)

Motilidad: uno de los logros mas importantes de la evolución

Forma celular:

La contracción de las células muscularesLa elongación de los axones nerviososLa formación de caveolas en la superficie celularLa citocinesis durante la división celular.

Movimientos que ocurren en el citoplasma:

• La ciclosis• Transporte de vesículas

Motilidad:

CITOESQUELETO: actina, filamentos intermedios y microtúbulos

Fibroblastos humanos en cultivo. Inmunodetección de fibronectina (FITC, fluoresceína, verde), tinción de actina (faloidina-TRITC, rodamia, rojo), y núcleos (Hoechst, azul).

Microfilamentos: Estructura

-–

+

–

+

Microfilamentos: Recambio molecular in vitro

Microfilamentos: Recambio molecular in vitro

“Treadmilling”

Microfilamentos: Recambio molecular in vivo

MICROTUBULOS

Responsables de varios movimientos celulares:

• Cilios y flagelos• Transporte de vesículas en el citoplasma• Movimientos amiboideos• Movimientos anafásicos

Estructura de los microtúbulos

ESTRUCTURA DE CILIOS Y FLAGELOS

MOVIMIENTO DE CILIOS Y FLAGELOS

Axonema

PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS: ESTRUCTURA DE DINEINAS Y KINESINAS

LAS PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS Y LA DISTRIBUCION DE ORGANELOS

RETICULO ENDOPLASMICO GOLGI

MICROTUBULOS

GOLGI

MBoCAlberts 3rd Edition

Azul: MicrotúbulosRojo: MitocondriasVerde: Núcleo

Verde: MicrofilamentosRojo: MitocondriasAzul: Núcleo

MICROFILAMENTOS, MICROTUBULOS Y LA DISTRIBUCION DE ORGANELOS

MICROTUBULOS

-ESTRUCTURA, ENSAMBLADO E INESTABILIDAD DINAMICA: Se forman por polimerización reversible de dímeros de tubulina (). Pueden sufrir continuos ciclos de ensamblado y desensamblado como resultado de la hidrólisis de GTP tras la polimerización (inestabilidad dinámica).

-Los microtúbulos se extienden desde el centro organizador de microtúbulos (centrosoma), situado en el centro de la célula. En células animales éste contiene un par de centríolos rodeados de material pericentriolar, en el que se inicia el crecimiento de los microtúbulos (extremo -).

Movimiento anafásico

- Dos familias principales. Las KINESINAS, que se mueven hacia el extremo +, y las DINEINAS, hacia el extremo -. Intervienen en el transporte vesicular, de orgánulos y en la separación de cromosomas en la anafase.

- CILIOS Y FLAGELOS: Son extensiones permamentes de la membrana plasmática edificadas a partir de microtúbulos. Su movimiento resulta de el deslizamiento de microtúbulos adyacentes, impulsado por la acción de dineínas.

PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS

PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS: DINEINAS Y KINESINAS

Mecanismos que permiten el movimiento en el citoplasma

Mecanismos que permiten el movimiento en el citoplasma

Desplazamiento en melanóforos

MICROTUBULOS

- Durante la mitosis, los microtubulos se reorganizan y forman el huso mitótico, responsable de la separación de los cromosomas.

- Estabilización de los microtubulos y POLARIDAD CELULAR: Los microtubulos se pueden estabilizar selectivamente por union a proteínas, lo cual determina la forma y polaridad de la célula (ej. axones).

Filamentos de Actina

Proteínas asociadas a filamentos de actina

CITOCINESIS

Anillo contractil (Actina y miosina II)

Miosina no muscular

Desplazamiento en fibroblastos

Desplazamiento en fibroblastos

Desplazamiento en fibroblastos

Desplazamiento en fibroblastos

Cell crawling

Microfilamentos: Haces y redes de actina

Haces contráctiles Redes Haces paralelos

Haces y redes de actina

Filamina (280 kd)

Fimbrina (68 kd) -actinina (102 kd)

40 nm14 nm

Distribución de los elementos del citoesqueleto

Redes de actina: Unión a la membrana plasmática

Dominio de unión a actina

Cadena

Cadena Dominio de unión a Ca2+ Espectrina (240kd y 220 kd)

Distrofina

Cateninas

Cadherina

Microfilamentos

Membranaplasmática

Haces de actina: Unión a la membrana plasmática

-actinina

Filamento de actina

Vinculina

Talina

Matriz extracelular

Membranaplasmática

Integrina

Haces de actina: Unión a la membrana plasmática

MICROVELLOSIDADES

Haces y redes de actina: Protusiones temporales

ESTRUCTURA Y ORGANIZACION DE LOS MICROFILAMENTOS

- Ensamblado y desensamblado de los microfilamentos: Los microfilamentos se forman por polimerización (cabeza-cola) de actina G formando una hélice de doble cadena. Diversas proteínas que interaccionan con la actina regulan el ensamblado y desensamblado de microfilamentos en la célula.

- Organización de los microfilamentos: En las células, los filamentos de actina son entrecruzados por proteínas de unión a actina formando haces o redes 3D.

ESTRUCTURA Y ORGANIZACION DE LOS MICROFILAMENTOS

- Asociación de microfilamentos los con la membrana plasmática: Esta membrana esta recubierta en su parte interna por una red de filamentos de actina y otras proteínas del citoesqueleto que determinan la forma de la célula. Los haces de actina se unen a la membrana en regiones de contacto intercelular o de adhesión a sustratos.

- Protuberancias de la membrana plasmática: Los microfilamentos soportan las protuberancias permamentes (ej. microvilli) o transitorias (ej., en fagocitosis, gemación, locomoción).

LA MIOSINA II EN LA CONTRACCION MUSCULAR

LA MIOSINA II EN LA CONTRACCION MUSCULAR

ACTINA, miosina y movimiento celular

-CONTRACCION MUSCULAR: En las células musculares, la Miosina II es una proteína motora que utiliza ATP para generar fuerzas mecánicas y movimiento. La contracción muscular resulta del deslizamiento en direcciones opuestas de los microfilamentos y filamentos de miosina.

- ENSAMBLADOS CONTRACTILES DE ACTINA Y MIOSINA II EN CELULAS NO MUSCULARES: Son responsables de diversos movimientos celulares (ej, citocinesis).

ACTINA, miosina y movimiento celular

-MIOSINAS NO CONVENCIONALES: No actúan en procesos de contracción. Sirven para transportar vesículas de membrana u orgánulos a lo largo de microfilamentos y generar corrientes citoplasmáticas (ej., miosina I, miosina V).

- "GATEO CELULAR" (cell crawling): Proceso complejo en el que se forman extensiones de la membrana plasmática mediante polimerización de microfilamentos en el borde de avance de la célula. Estas extensiones se unen después al sustrato y el borde posterior se retrae sobre el cuerpo celular. En ambos procesos parecen estar implicados motores tipo miosina.

CARACTERISTICAS COMUNES A MICROFILAMENTOS Y MICROTUBULOS

1) Tanto los microfilamentos como los microtúbulos están constituidos por proteínas globulares con actividad NTPasa (ATPasa y GTPasa, respectivamente).

2) En ambos casos, ~ 50% de la proteína constituyente se encuentra en forma soluble y el 50% en forma de filamentos.

3) Forman estructuras MUY DINAMICAS, con un intercambio rápido de subunidades entre el "pool" soluble y el insoluble (filamentoso).

CARACTERISTICAS COMUNES A MICROFILAMENTOS Y MICROTUBULOS

4) Tanto los microfilamentos como los microtúbulos son estructuras "polarizadas” (extremos distintos).

5) Las estructuras formadas por microtúbulos y/ó microfilamentos, poseen las capacidades de transportar y generar fuerzas, por lo que es justo referirse a ellos como "Citomusculatura".

FILAMENTOS INTERMEDIOS

LOS FILAMENTOS INTERMEDIOS EN LAS INTERACCIONES CELULA-CELULA Y CÉLULA-MATRIZ

EXTRACELULAR

Desmosomas

Los desmosomas son uniones célula-célula formadas por proteínas de adhesión asociadas al citoesqueleto de filamentos intermedios (intracelular). Mantienen la resistencia mecánica.

Hemidesmosomas

Los hemidesmosomas son uniones que mantienen las células epiteliales unidas a la membrana basal.

Uniones estrechas

Las uniones estrechas sellan las cavidades y restringen el paso de sustancias entremedio de células. Son muy comunes en el epitelio intestinal.

Uniones de hendidura

Las Uniones de Hendidura conectan citoplasmas de células vecinas mediante canales. El tránsito de moléculas es regulado.

Uniones intercelulares

FILAMENTOS INTERMEDIOS

- COMPOSICION: Son polímeros de más de 50 proteínas diferentes y característicos de tipos celulares. Parecen proporcionar soporte mecánico a células y tejidos y no están implicados en el movimiento celular.

- ENSAMBLADO: Los filamentos intermedios se forman a partir de dímeros de 2 polipéptidos que forman un helicoide enrollado. Estos se agrupan a su vez en tetrámeros antiparalelos y en protofilamentos. La agrupación de 8 protofilamentos forma un filamento intermedio de 10 nm, con una estructura similar a la de una cuerda.

-

FILAMENTOS INTERMEDIOS

- ORGANIZACION INTRACELULAR: Con cierta frecuencia (aunque no siempre) tienen una distribución coincidente con la de los microtúbulos. Forman una red que se extiende desde la zona nuclear hasta la membrana plasmática. En celulas epiteliales, se unen a la membrana en regiones especializadas de contacto (desmosomas y hemidesmosomas). Juegan tambien papeles especializados en celulas nerviosas y musculares. Las láminas nucleares están también formadas por filamentos intermedios

Distrofias musculares:DucheneBecker

Video

Está formado por una red compleja de filamentos de proteínas.

- Proporciona un marco estructural a la célula, funcionando como un andamiaje molecular que determina el tamaño y forma de la célula, así como la organización general del citoplasma.

Es, en general, una estructura dinámica que regula los movimientos celulares y la distribución y movimientos de los orgánulos y otras estructuras citoplasmáticas.

Compuesto por tres tipos principales de filamentos protéicos:

Filamentos de actina (microfilamentos) 7 nm Filamentos Intermedios 10 nm Microtúbulos 25 nm

se unen a la membrana plasmática, a los organelos y entre sí mediante proteínas adaptadoras.

Resumen