Matriz Extracelular

MATRIZ EXTRACELULAR :

La matriz extracelular está formada principalmente por proteínas, glucosaminoglucanos, proteoglucanos y glucoproteínas, organizados en entramados diversos que constituyen las diferentes matrices extracelulares de los distintos tejidos. Las proteínas más abundantes son el colágeno y la elastina.

Colágeno

Se denomina colágeno a una familia de proteínas muy abundante en el organismo de los animales. En los vertebrados hay más de 40 genes que sintetizan unas cadenas de aminoácidos denominadas cadenas α, las cuales se asocian de tres en tres para formar hasta 28 tipos de moléculas de colágeno diferentes. Las moléculas de colágeno pueden representar del 25 al 30 % de todas las proteínas corporales. Tradicionalmente se ha usado el colágeno para fabricar pegamentos y colas, de ahí su nombre. Su principal misión en los tejidos es formar un armazón que hace de sostén a los tejidos y que resiste las fuerzas de tensión mecánica (ver figura =>). Actúa como las barras de acero que refuerzan el hormigón en las obras. La organización de las moléculas de colágeno en estructuras macromoleculares tridimensionales es variada. Pueden formar fibras paralelas para resistir tensiones unidireccionales, como ocurre en tendones y ligamentos, o fibras orientadas enforma de malla para soportar tensiones que pueden venir de todas las direcciones, como ocurre en el hueso, en el cartílago y en el tejido conectivo. Las células se "agarran" a las moléculas de colágeno mediante diversas proteínas de adhesión como las integrinas, inmunoglobulinas, anexinas, etcétera.

Las moléculas de colágeno se caracterizan por:

a) Una composición poco frecuente de aminoácidos. En las moléculas de colágeno abunda el aminoácido glicina, que es muy común, y otros menos comunes como la prolina e hidroxiprolina. La glicina se repite cada 3 aminoácidos (...-Gly - x - y - Gly - x - y -...), donde x e y suelen ser prolina e hidroxiprolina, respectivamente. Esta secuencia repetida de glicina es la que permite la disposición en hélice levógira de las cadenas α, debido al pequeño tamaño de este aminoácido.

Esquema de la síntesis de las fibras de colágeno. 

Fibras de colágeno en la matriz extracelular del tubo digestivo. Microscopía electrónica de barrido. 

Fibras de colágeno en la matriz extracelular del tubo digestivo. Microscopía electrónica de trasnmisión. 

b) Pueden organizarse formando fibras, mallas o especializarse en formar uniones entre moléculas. Todo ello depende de la composición química de sus subunidades α y de los tipos de subunidades que lo formen (ver tabla =>).

Forman fibras. Son los más abundantes de todas las formas de colágeno y están formadas por repeticiones de moléculas de colágeno, tres cadenas α arrolladas en forma de triple hélice dextrógira que forman las unidades repetidas. El colágeno se sintetiza en el interior celular en forma procolágeno, formado por 3 subunidades α inmaduras, que es exocitado al exterior celular. Tras la liberación sufre un tratamiento enzimático que elimina una secuencias terminales de cada cadena α, transformando el procolágeno en colágeno. Tras ello las moléculas de colágeno se ensamblan automáticamente para formar las fibrillas de colágeno, que a su vez se unen para formar las fibras de colágeno (ver figura=>). De los colágenos que forman fibras los más frecuentes son eltipo I, que abunda en huesos, cartílago y piel, y que representa el 90 % de todo el colágeno del organismo. Otros tipos abundantes son el II, presente en el cartílago hialino, y el III, que abunda en la piel y en los vasos sanguíneos.

Forman mallas. Estos tipos de colágeno suelen formar láminas de entramados moleculares. Se encuentran rodeando los órganos o formando la base de los epitelios. Entre éstos se encuentra el colágeno tipo IV que abunda en la lámina basal, localizada entre el epitelio y el tejido conectivo.

Establecen conexiones. Forman puentes de unión entre moléculas de la matriz extracelular y el colágeno fibrilar o el colágeno que forma mallas. Por ejemplo, el colágeno tipo IX forma uniones entre los glucosaminoglucanos y las fibras de colágeno tipo II.

También existen moléculas de colágeno que poseen secuencias de aminoácidos hidrofóbicos y que se encuentran como moléculas transmembrana. Es el caso del colágeno tipo XIII y el tipo XVII. El colágeno tipo XVII forma parte de la estructura de los hemidesmosomas.

Imagen obtenida con un microscopio electrónico de transmisión a partir de tejido conectivo de un invertebrado marino, la oreja de mar. Con los asteriscos negros se indica el colágeno ya ensamblado en el exterior celular, mientras que con los asteriscos blancos las grandes vesículas intracelulares llenas de moléculas de procolágeno. La flecha blanca indica un posible punto de liberación de las moléculas de procolágeno al espacio extracelular.

Elastina

Esquema de una porción de una fibra de elastina. Las moléculas de elastina están unidas entre sí mediante enlaces entre las regiones ricas en el aminoácido lisina (Modificado de Kielty 2007). 

Es una proteína abundante en muchas matrices extracelulares y aparece como un componente de las denominadas fibras elásticas, las cuales son agregados insolubles de proteínas. Al contrario que las fibras de colágeno, las fibras elásticas tienen la capacidad de estirarse en respuesta a las tensiones mecánicas y de contraerse para recuperar su longitud inicial en reposo. La elasticidad de nuestros tejidos depende de las fibras elásticas. Se encuentran sobre todo en la dermis, en las paredes de las arterias, en el cartílago elástico y en el tejido conectivo de los pulmones. Además de la elastina, que representa el 90 %, las fibras elásticas están formadas por las denominadas microfibrillas de fibrilina y por otras glucoproteínas y proteoglucanos en menor proporción. Otras funciones de las fibras elásticas son aportar sostén a los tejidos o regular la actividad de los factores de crecimiento TGF-β mediado por la fibrilina.

La elastina posee una larga cadena de aminoácidos en la que hay numerosas secuencias conaminoácidos hidrófobos, separadas por otras secuencias que contienen parejas de glicinas y otros aminoácidos pequeños como la lisina. Esta composición de aminoácidos es la que confiere las propiedades elásticas, puesto que los aminoácidos hidrófobos permiten la disposición en estructuras arrolladas y la lisina la formación de α-hélices, que son los puntos donde se enlanzan dos moléculas de elastina próximas. La elastina parece ser una invención de los vertebrados, puesto que no se ha encontrado en invertebrados.

Nucleo

NUCLEO

El núcleo es la estructura más destacada de la célula eucarionte, tanto por su morfología como por sus funciones. Su tamaño es variable (5 a 10 mm) al igual que su ubicación siendo en la mayoría de los tipos celulares central.

ESTRUCTURA DEL NÚCLEO  El núcleo está rodeado por la envoltura nuclear, una doble membrana interrumpida por numerosos poros nucleares. Los poros actúan como una compuerta selectiva a través de la cual ciertas proteínas ingresan desde el citoplasma, como también permiten la salida de los distintos ARN y sus proteínas asociadas. La envoltura nuclear es sostenida desde el exterior por una red de filamentos intermedios dependientes del citoesqueleto, mientras que la lámina nuclear, la cual se localiza adyacente a la superficie interna de la envoltura nuclear, provee soporte interno. El núcleo también tiene un nucleoplasma, en el cual están disueltos sus solutos y un esqueleto filamentoso, la matriz nuclear la cual provee soporte a los cromosomasy a los grandes complejos proteicos que intervienen en la replicación y transcripción del ADN. En el núcleo, los genes transcripcionalmente activos tienden a estar separados de los inactivos. Los activos se encuentran ubicados centralmente, mientras que los silentes están confinados próximos a la envoltura nuclear. Tan pronto como las células entran en mitosis o meiosis, los fragmentos de la matriz nuclear dirigen la condensación de los cromosomas, constituyéndose en la parte central de los mismos.  Esquema de un núcleo interfásico LA ENVOLTURA NUCLEAR La envoltura está formada por dos membranas concéntricas interrumpidas por poros nucleares y por la lámina nuclear.  Microfotografía electrónica de la envoltura nuclear Las membranas delimitan un espacio de 10 a 50 nm, el espacio o cisterna perinuclear. La membrana externa en contacto con el citoplasma tiene ribosomas adheridos, que sintetizan las proteínas que se vuelcan al espacio perinuclear. El espacio perinuclear se continua con el REG. La membrana interna posee proteínas integrales que le son propias, que se unen a la lámina nuclear y a los cromosomas. La lámina nuclear, capa fibrosa de 10 a 15 nm en la que apoya la membrana interna, está formada por proteínas del tipo de los filamentos intermedios, polímeros de lamina o laminina nuclear. Ellas se unen a las proteínas integrales de membrana. La lámina nuclear confiere estabilidad mecánica a la envoltura nuclear. Además, al interactuar con la cromatina participa en la determinación de la organización tridimensional del núcleo interfásico. La envoltura nuclear es un derivado del sistema de endomembranas, siendo esto evidente al inicio de la división celular, cuando la envoltura se desorganiza y pasa a formar parte del sistema de cisternas y vesículas del retículo endoplásmico. La aparición de la envoltura nuclear permitió que los eucariontes aislaran los procesos genéticos principales, como la autoduplicación del ADN o la síntesis de ARN. Además esto posibilitó que el ARNm se modifique dentro del núcleo antes de ser traducido en los ribosomas. Estas modificaciones no ocurren en los procariontes, ya que a medida que la ARN polimerasa sintetiza el ARN, simultáneamente el extremo 5’ se une al ribosoma y comienza la traducción.  Mecanismo de formación y desintegración de la membrana nuclear COMPLEJOS DE PORO NUCLEAR La envoltura nuclear presenta estructuras discoidales llamadas complejos de poro nuclear (CPN)  El número de CPN es variable, incrementándose a medida que aumenta la actividad celular. En una célula de mamífero hay entre 3000 a 4000 complejos de poro. Cada CPN es una estructura macromolecular compleja constituida por un gran número de proteínas de disposición octamérica. Está formado por: ·    Ocho columnas proteicas, que forman las paredes laterales del poro. ·    Un anillo externo, formado por ocho unidades proteicas. ·    Un anillo interno, también con estructura octamérica. ·    Proteínas de anclaje que fijan cada columna al espacio perinuclear. ·    Proteínas radiales que se proyectan desde las columnas hacia la luz del poro, a manera de diafragma ·    Proteínas fibrilares fijas al anillo interno y externo. En la cara nuclear convergen para formar una canastilla o cesta. A lo largo de estas fibrillas se ubicannucleoporinas que intervienen en el transporte de sustancias a través del poro. ·    Un poro central o abertura.  Esquema del complejo de poro nuclear La luz de los CPN suele presentarse obturada por las proteínas que circulan a través del poro, como por las carioportinas (Kap) que actúan como eficientes transportadores en el tráfico núcleo/citoplasma. Los CPN presentan uno o varios canales acuosos a través de los cuales las pequeñas moléculas solubles en agua difunden (transporte no regulado). Las moléculas de mayor peso molecular son transportadas en forma activa, por lo que requieren energía y moléculas transportadoras. Se importan dentro del núcleo: · Las proteínas sintetizadas en el citoplasma necesarias para ensamblar los ribosomas. ·  Los factores de transcripción requeridos en la activación o inactivación de los genes. ·  Los factores de empalme necesarios en el proceso de maduración de los ribosomas. Las moléculas y macromoléculas ensambladas y exportadas desde el núcleo al citoplasma incluyen: ·  Las subunidades ribosomales ·  ARNm ·  ARN de transferencia ·  Factores de transcripción que son devueltos al citoplasma para ser reutilizados. Los mecanismos implicados en el transporte a través del poro son diferentes al transporte de proteínas en las membranas de otros organelos . Por ejemplo, las proteínas nucleares son transportadas a través del poro manteniendo su conformación plegada, por el contrario las proteínas que no se localizarán en el núcleo se despliegan durante el transporte. Los complejos de poro nuclear hacen de la envoltura nuclear una barrera selectiva entre el núcleo y el citoplasma. Estos complejos constituyen la principal vía de comunicación entre el compartimiento nuclear y citoplasmático de la célula ante el pesado tráfico molecular. Aun cuando las proteínas pequeñas y otras moléculas viajan a través de los canales periféricos, las proteínas de gran tamaño deben poseer una etiqueta para ingresar por el canal central. Estas proteínas sintetizadas en el citoplasma contienen la señal de localización nuclear (nuclear signal localization, NSL). Tampoco los ARN pueden salir de núcleo por sí mismos. Ellos salen a través del complejo de poro con una proteína especial que posee una señal nuclear de exportación (nuclear export signal, NES). Ambas NSL y NES consisten en una secuencia corta de aminoácidos, muchos de los cuales tienden a estar ubicados centralmente dentro de las proteína.. El núcleo tiene tres funciones primarias, todas ellas relacionadas con su contenido de ADN. Ellas son: 1.        Almacenar la información genética en el ADN. 2.       Recuperar la información almacenada en el ADN en la forma de ARN. 3.       Ejecutar, dirigir y regular las actividades citoplasmáticas, a través del producto de la expresión de los genes: las proteínas. En el núcleo se localizan los procesos a través de lo cuales se llevan a cabo dichas funciones. Estos procesos son: 1.        La duplicación del ADN y su ensamblado con proteínas (histonas) para formar la cromatina. 2.       La transcripción de los genes a ARN y el procesamiento de éstos a sus formas maduras, muchas de las cuales son transportadas al citoplasma para su traducción y 3.       La regulación de la expresión genética. Nucleoplasma o carioplasma:              - Es el medio interno del núcleo, es viscoso e incoloro.             - En él se encuentra inmerso el ADN, el ARN, agua, sales y muchas proteínas, especialmente enzimas relacionadas con el metabolismo de los ácidos nucleicos.             - También existen proteínas ácidas que no están unidas a ADN ni a ARN y que se denominan proteínas residuales. Matriz nuclear           - Es una red de hebras de proteínas que se encuentran por todo el interior del núcleo celular y es análogo del citosqueleto celular, es decir cumple la misma función, de soporte.           - La lámina nuclear forma parte de la matriz nuclear. Es una red de filamentos fibrosos que encuentra en el interior de la envoltura nuclear.           - Aún no se conoce la función exacta ni su estructura con precisión. Nucleolo           - Es aproximadamente esférico y está rodeado por una capa de cromatina condensada           - Las células de los mamíferos tienen entre 1 y 5 dependiendo de la actividad celular           - El nucleolo solo se observa cuando la célula está en interfase, ya que cuando esta en división el nucleolo desaparece, permitiendo a la la cromatina que lo forma reorganizarse para constituir los cromosomas           - No es un orgánulo, es una parte del núcleo que no está delimitada por membrana, que se localiza en el nucleoplasma          - El núcleo es el encargado de producir ribosomas que acaban saliendo al citoplasma por los poros de la membrana nuclear          - En el nucleolo formado básicamente por proteínas y ARN se distinguen las siguientes partes:               >Centro fibrilar, denominado «organizadora nucleolar» donde están, formando bucles, las moléculas de ADN que contienen información para sintetizar el ARN nucleolar, que formarán el ARN ribosómico que después de unirse a ciertas proteínas dará lugar a las subunidades ribosómicas.               > Parte fibrosa, que contiene los ARN nucleolares que se están transcribiendo               > Parte granulosa, en la que se ensamblan las subunidades ribosomales que están madurando.                  Las subunidades ribosómicas solo alcanzan su forma funcional final cuando sean transportados a través de los poros nucleares al citoplasma CROMATINA. Es el conjunto de ADN, histonas y proteínas no histónicas que se encuentran en el núcleo de las células eucariticas, que al mmicroscopio óptico se aprecia en forma de grumos y filamentos. La cromatina interfásica es activa genéticamente, expresando la información que contiene mediante los procesos de transcripción y traducción. Entre la cromatina ditingue: la heterocromatina o cromatina densa y le eucromatina o croamatina difusa. CROMOSOMAS. Cada uno de los pequeños cuerpos en forma de bastoncillo en que se orgnaiza la cromatina del núcleo celular en la mitosis o meiosis. Por lo tanto, cromosoma también se define como una molécula de ADN muy larga que contiene una serie de genes; entendiéndose por Gen un segmento de ADN con instrucciones precisaspara producir determinadas proteínas del individuo o caracter, determinando así las características de cada especie y de cada individuo. Un cromosoma somático está formado por dos cromátidas idénticas en sentido longitudinal,cada una de ellas compuestas por un nucleofilamento de ADN idéntico y replegado, unidas por un centrómero o constricción primaria que hace que el cromosoma sepresente en forma de cuatro brazos. Otras esctructuras importantes en el cromosoma son: el cinetocoro, los microtúbulos y el satélite o telómero. FORMA DE LOS CROMOSOMAS. La forma de los cromosomas es para todas las células somáticas constante y característica de cada especie. La forma depende fundamentalmente de las constricciones que presente el cromosoma y de su localización en la cromátida. El cromosoma se encuentra constituido básicamente por el centrómero que divide el cromosoma en un brazo corto o brazo p y un brazo largo o brazo q. Algunos cromosomas presentan satélites en el brazo corto. Según la posición del centrómero, los cromosomas se clasifican en: Metacéntricos (Figura D). El centrómero se localiza a mitad del cromosoma y los dos brazos presentan igual longitud. Submetacéntricos (Figura C). La longitud de un brazo del cromosoma es algo mayor que la del otro. Acrocéntricos (FiguraB). Un brazo es muy corto (p) y el otro largo (q). Telocéntricos O Subtelocéntricos. (Figura A). Sólo se aprecia un brazo del cromosoma al estar el centrómero en el extremo. El par de gonosomas o sexocromosomas se constituyen por X (submetacéntrico mediano) y Y considerado acrocéntrico sin satélites, aunque en algunas revisiones de la literatura se le refiere como submetacéntrico. CARIOTIPO Y CARIOGRAMA Los cromosomas de cada especie poseen una serie de características, como la forma, el tamaño, la posición del centrómero y las bandas que presentan al teñirse. Este conjunto de particularidades, que permite identificar los cromosomas de las distintas especies, recibe el nombre de cariotipo, y su representación gráfica mediante un esquema foto o dibujo, ordenada por parejas de cromosomas homólogos, se denomina cariograma. El primero en estudiar la apariencia fenotípica de los cromosomas fue el ruso Levistky G: A: en el año de 1924. En el cariotipo y cariograma de la especie humana los cromosomas somáticos se organizan en siete grupos nombrándose respectivamente con las letras de la A - G, caracterizándose así: Ciclo celular:

Citoplasma

CITOPLASMA:



Se extiende desde la membrana plasmática hasta la envoltura nuclear, el agua  representa mayor volumen del citoplasma y en ella se disuelven diversas sustancias inorgánicas y orgánicas, la suspencion liquida se llama citosol y contiene organelos.

MEMBRANA CELULAR :
Forma una barrera permeable selectiva entre el citoplasma y el medio externo., la membrana celular también es conocida como plasmalema o membrana plasmática

Funciones de la membrana celular:

• Conservar la integridad estructural de la célula.
• Permeabilidad selectiva
• Regular interacciones entre células
• Establece sistemas de transporte para moléculas especifica

Composición molecular: Se compone de una bicapa fosfolipidica y proteínas integrales y periféricas relacionadas.

Glucocaliz: Esta compuesto por lo general por cadenas de carbohidratos que recubre la superficie celular, la funcion mas importante del glucocaliz es proteger a la célula de la interacción con proteínas inapropiadas y lesiones físicas o químicas.

Proteínas de transporte de la membrana:  Facilitan el movimiento de moléculas acuosas y iones a través del plasmalema. 

Organelos y su función :

ORGANELOS	FUNCIÓN	COMPOSICIÓN	UBICACIÓN
MEMBRANA CELULAR	Controla el contenido químico de la célula. Mantener el medio interno separado del externo. Percibe y reacciona ante estímulos provocados por sustancias externas (ligandos).	-Bicapa lipídica -Fosfoglicéridos -Esfingolípidos -Colesterol -Proteínas integrales -Proteínas periféricas -Componentes glucídicos	En el exterior de la célula.
MITOCONDRIA	La principal función de las mitocondrias es la oxidación de metabolitos (ciclo de Krebs, beta-oxidación de ácidos grasos) y la obtención de ATP, que es dependiente de la cadena transportadora de electrones.	-Membrana externa -Membrana interna -Espacio intermembranoso -Matriz mitocondrial	Se encuentran flotando en el citoplasma de todas las células eucariotas.

CENTRIOLO	Es la formación y organización de los filamentos que constituyen el huso acromáticocuando ocurre la división del núcleocelular.	-Nueve tripletes de microtubulos. -ADN	Localizados en el interior del centrosoma.
RETICULO ENDOPLASMICO LISO	-La síntesis de lípidos de membrana, el almacenamiento de calcio y la detoxificación de drogas. -Metabolismo de lípidos.	-Cisternas -Tubos aplanados Sáculos membranosos. - Formado por una red de túbulos unidos al RER.	En la comunicación del R.E.R. y se limita con la membrana plasmática.
RETICULO ENDOPLASMICO RUGOSO	Participa en la síntesis de todas las proteínas que deben empacarse o trasladarse a la membrana plasmática o de la membrana de algún orgánulo.	-Canales o cisternas -Fosfolípidos	Se encuentra entre la membrana nuclear y el R.E. Liso.
APARATO DE GOLGI	Transporte, maduración, acumulación y secreción de proteínas procedentes del R.E.	-Proteínas -Lípidos -Enzimas -Formado por uno o varios dictiosomas.	Entre la membrana celular y la membrana externa del retículo endoplasmático rugoso.
VACUOLAS	Eliminar el exceso de agua. Desintegración de macromoléculas y el reciclaje de sus componentes dentro de la célula.	-Jugo Vacuolar -Venenos -Pigmentos hidrosolubles como antocianos	Entre la pared externa del retículo endoplasmático y entre la membrana celular. Dispersas en el citoplasma.

LISOSOMAS	* Eliminación de sustancias * Participación en los procesos de endocitosis en el interior de la célula. * Regulación de los productos de la secreción celular.	Enzimas: -Nucleasas -Lipasas -Glucocidacidas -Proteasas	Dispersos en el citoplasma.
PEROXISOMAS	Se encarga de eliminar el peróxido de hidrogeno o agua oxigenada que es muy prejuiciosa para las células.	-Lípidos -Proteínas	Están rodeados por una única membrana, que delimita su único compartimento la matriz o lumen del peroxisoma.
RIBOSOMAS	Elabora proteínas de la información leída del ARN en el proceso de traslación.	Dos complejos grandes de ARN y proteína.	Ubicadas en el citosol, pero también se pueden ubicar adheridas en el R.E.R.
CITOPLASMA	Conserva en flotación a los orgánulos celulares y ayuda en sus movimientos.	Ocupa el medio líquido, o citosol, y el morfoplasma (orgánulos celulares).	Entre el núcleo celular y la membrana plasmática

CITOESQUELETO	Estabilizar la estructura de la celula, organizar el citoplasma con todos sus organelos y producir movimiento.	-Proteínas -Microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos.	Es la parte que se une con todos los organelos.
MICROTUBOS O MICROTUBULOS	Determinación de la forma celular, son los responsables de diversos movimientos celulares incluyendo algunas formas de locomoción celular	-Centrosomas o los cuerpos basales de los cilios y flagelos. -Centríolos.	Extendidos por todo el citoplasma.