Interacciones entre las Células y Su Entorno: Transporte de Membrana

INTERACCIONES ENTRE LAS CÉLULAS Y SU ENTORNO

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN
2. MATRIZ EXTRACELULAR
   • Sustancia fundamental amorfa
   • Proteínas estructurales
3. INTERACCIÓN CÉLULA-MATRIZ EXTRACELULAR (MEC) - INTERACCIÓN CÉLULA- CÉLULA
4. TRANSPORTE DE MEMBRANA

INTRODUCCIÓN

Construyendo organismos multicelulares: los tejidos

En la mayoría de organismos pluricelulares, las células se organizan en conjuntos denominados tejidos que, a su vez, se asocian formando grandes unidades funcionales denominadas órganos.

Las células contactan, generalmente, con una compleja red de macromoléculas secretadas, denominada matriz extracelular que forman la base de estructuras como los huesos, los dientes, la piel o los vasos sanguíneos.

Adhesiones intercelulares

En muchos casos, las células integrantes de un tejido también se mantienen en su lugar por medio de adhesiones intercelulares (uniones entre células vecinas).

Los mecanismos de adhesión celular y la matriz extracelular son esenciales para la organización, la función y la dinámica de las estructuras multicelulares.

Defectos en estos mecanismos son la base de una gran variedad de patologías.

Composición de los tejidos

Los tejidos están compuestos por células y matriz extracelular:

Las células de un tejido comparten:

• Un origen embrionario común
• Características morfológicas
• Un patrón de organización que facilita la función del tejido en concreto

** La matriz extracelular está compuesta por red compleja de macromoléculas.

Cuatro tipos de tejido

A pesar de que hay más de 300 tipos de células en el cuerpo humano, las podemos agrupar en cuatro grandes categorías de tejidos:

1. Epitelial
2. Conectivo o conjuntivo
3. Muscular
4. Nervioso

MATRIZ EXTRACELULAR

¿Qué es la matriz extracelular?

Red muy compleja e intrincada de macromoléculas (proteínas y polisacáridos) que se disponen en un entramado organizado en estrecha asociación con la superficie de la célula (que es quien localmente secreta esas macromoléculas).

Es un andamio que proporciona soporte físico a las células.

Diversidad de matrices extracelulares

Las macromoléculas son las mismas en los diferentes tipos de tejidos pero varían en su concentración relativa y en su organización: hay diversidad de matrices extracelulares, cada una de las cuales está altamente adaptada a los requerimientos funcionales de cada tejido en particular.

• Puede calcificarse y formar estructuras duras (huesos o dientes).
• Puede hacerse transparente (córnea).
• Puede adquirir consistencia de cuerda (tendones).
• En algunos tejidos puede ser escasa (sistema nervioso central).

Funciones de la matriz extracelular

• Soporte estructural: mantiene la organización celular e integridad tisular (integridad de las fibras de músculo esquelético).
• Compartimenta los tejidos (en la piel: epidermis vs dermis).
• Proporciona dureza a hueso y dientes (las fibrillas de colágeno se mineralizan).
• Presenta información a células adyacentes.
• Facilita la migración celular durante el desarrollo, el mantenimiento normal de los tejidos (ej. mucosa intestinal), la cicatrización de heridas o durante determinadas situaciones patológicas (ej. cáncer).
• Protección (esfuerzos mecánicos, microorganismos).

Composición de la matriz extracelular

1. Sustancia fundamental amorfa: Sustancia viscosa con un alto contenido en agua (gel hidratado) y que disminuye con la edad:
   1. Glucosaminoglucanos (GAG).
   2. Proteoglucanos.
   3. Glucoproteínas adhesivas.
2. Proteínas estructurales de la MEC:
   1. Fibras de colágeno.
   2. Fibras elásticas.

Sustancia fundamental amorfa: Glucosaminoglucanos (GAG)

1.1 Glucosaminoglucanos (GAG):

• Polisacáridos lineales, sin ramificaciones, formados por la repetición de disacáridos "modificados" (70-200 residuos).
• Cargados negativamente. Capta cationes Na+ - atraen agua - favorece la hidratación (proporciona resistencia a fuerzas de compresión).
• Forman conformaciones muy extendidas que ocupan un gran volumen en relación a su masa.

Los glicosaminoglicanos están constituidos por la repetición de unidades de disacáridos. Con la excepción del ácido hialurónico, los azúcares suelen contener sulfato.

Sustancia fundamental amorfa: Proteoglucanos (PG)

1.2 Proteoglucanos (PG):

• Los GAG (excepto el ácido hialurónico) se unen covalentemente a una proteína central formando los PG. Gran diversidad en estructura, composición y tamaño.
• Función principal: resistencia a la compresión.

Sustancia fundamental amorfa: Glucoproteínas adhesivas

Las glucoproteínas tienen varios dominios de unión a proteínas de la membrana celular y componentes de la propia matriz.

EJ: Fibronectina y laminina

CONECTAN LOS COMPONENTES DE LOS TEJIDOS ENTRE SÍ

Composición de la MEC

1. Sustancia fundamental amorfa: Sustancia viscosa con un alto contenido en agua (gel hidratado) y que disminuye con la edad:
   1. Glucosaminoglucanos (GAG).
   2. Proteoglucanos.
   3. Glucoproteínas adhesivas.
2. Proteínas estructurales de la MEC:
   1. Fibras de colágeno.
   2. Fibras elásticas.

Proteínas estructurales de la MEC: Fibras de colágeno

2.1 Fibras de colágeno:

• Proteína fibrosa más abundante en mamíferos (25% del total de proteínas). Componente fundamental de la piel y hueso.
• Estructura helicoidal trimérica, larga y rígida (tres cadenas de polipéptidos: tropocolágeno).
• Gran resistencia a los esfuerzos de tracción-tensión.
• Gran diversidad de tipos de colágeno, debido al amplio número de genes que codifican para sus cadenas polipeptídicas alfa (42 genes - solo se han identificado 40 tipos de moléculas de colágeno).

Fibras de colágeno: Ensamblaje

En el espacio extracelular, el tropocólageno se ensambla y forma polímeros muy ordenados llamados fibrillas de colágeno.

Las fibrillas de colágeno se pueden agregar entre sí formando haces, lo que se conoce como fibras de colágeno.

Escorbuto y colágeno

Escorbuto - enfermedad producida por carencia de Vit. C

No se forman las fibras de colágeno normales.

Vit. C - necesaria para formar la triple hélice de colágeno.

Proteínas estructurales de la MEC: Fibras elásticas

2.2 Fibras elásticas:

MEC de la mayoría de tejidos conjuntivos que por su función tienen que ser resistentes y elásticos (vasos sanguíneos, pulmones, piel, vejiga urinaria, ligamentos columna vertebral, etc.).

Función: la matriz adquiere elasticidad y el tejido recobra su conformación inicial después del estiramiento.

Componente principal de las fibras elásticas: elastina.

Resumen funciones componentes de MEC

1. Sustancia fundamental amorfa:
   • gel hidratado de:
   • Glucosaminoglucanos (GAG).
   • Proteoglucanos.

Resistencia a la compresión

• Glucoproteínas adhesivas.

Adhesión MEC a células

2. Proteínas estructurales de la MEC:

• Fibras de colágeno.

Resistencia a la tracción - estiramiento

• Fibras elásticas.

Aporta elasticidad

Lámina basal

Fina capa de MEC que separa el tejido epitelial o las fibras musculares o las células adiposas del tejido conjuntivo.

(Es muy abundante la matriz extracelular)

INTERACCIÓN CÉLULA-MEC / CÉLULA- CÉLULA

• Permiten a las células mantenerse unida, unas células a otras y a la matriz extracelular.

Organización de un tejido

Para la organización de un tejido

Cuatro tipos de tejido

Tejido conectivo Tejido epitelial Tejido muscular Tejido nervioso

Comunicación celular

Para que las células puedan comunicar

Uniones intercelulares

UNIÓN OCLUSIVA la unión estrecha sella los espacios entre las células epiteliales

complejo de unión

la unión adherente conecta los haces de filamentos de actina de una célula con los de la célula adyacente

UNIONES INTERCELULARES DE ANCLAJE

los desmosomas conectan filamentos intermedios de una célula con los de otra célula

UNIONES FORMADORAS DE CANALES

las uniones de tipo gap permiten el paso de pequeñas moléculas hidrosolubles de una célula a otra

UNIONES DE ANCLAJE CELULA-MATRIZ

la adhesión célula-matriz dependiente de actina ancla los filamentos de actina de la célula con la matriz extracelular

el hemidesmosoma ancla los filamentos intermedios de la célula a la matriz extracelular