Vías de transducción de señales.

La transducción de señales a nivel celular se refiere al movimiento de señales desde fuera de la célula a su interior. El movimiento de señales puede ser simple, como el asociado a las moléculas del receptor de la acetilcolina: receptores que se constituyen en canales los cuales, luego de su interacción con el ligando, permiten que las señales pasen bajo la forma movimiento de iones al interior de la célula. Este movimiento de iones da lugar a cambios en el potencial eléctrico de las células que, a su vez, propaga la señal a lo largo de ésta. Una transducción de señal más compleja involucra el acoplamiento del ligando y su receptor a muchos eventos intracelulares. Estos eventos incluyen fosforilaciones por cinasas de tirosina y/o cinasas de serina/ treonina. Las fosforilaciones de las proteínas cambian sus actividades enzimáticas y las conformaciones de las proteínas. El resultado eventual es una alteración en actividad celular y cambia en el programa de los genes que se expresan dentro de las células.

Receptores con Actividad de Cinasa de Tirosina (RTKs)
La tirosina quinasa de la familia del receptor (RTK) de transmembrana proteínas de unión al ligando se compone de 59 miembros en el genoma humano. Cada uno de los RTK exhiben similares estructural y funcional características. La mayoría de las RTK son monómeros, y su estructura de dominio incluye una unión a ligando extracelular dominio, un dominio transmembrana y una intracelular dominio que posee la actividad de la tirosina quinasa. La insulina y la insulina receptores de factores de crecimiento son los más complejos en la familia RTK ser disulfuro heterotetrámeros vinculado.

Las secuencias de aminoácidos de la dominios de tirosina quinasa de RTK están altamente conservadas con los de AMPc dependiente de la proteína quinasa (PKA) dentro de la unión de ATP y sustrato regiones de unión. Algunos RTK tienen una inserción de aminoácidos no-quinasa de dominio en el dominio quinasa denomina la inserción de quinasa. Proteínas RTK se clasifican en familias basadas en características estructurales en sus porciones extracelulares (así como la presencia o ausencia de un inserto de quinasa) que incluyen la dominios ricos en cisteína, dominios de tipo inmunoglobulina, dominios ricos en leucina, Dominios Kringle, dominios cadherina, fibronectina tipo III se repite, discoidina I-igual que los dominios, dominios ácidos, y dominios similares a EGF. Sobre la base de la presencia de estos diversos dominios extracelulares de los RTK han sido sub-dividir en por lo menos 20 familias diferentes. Receptores-No Tirosina Cinasas (PTK) Existen numerosas proteínas PTKs intracelulares que son responsables de fosforilar una variedad de proteínas intracelulares en sus residuos de la tirosina después de la activación las señales celulares de proliferación y crecimiento. Ahora se reconoce dos familias distintas de PTKs. La familia arquetipo de las PTK se relaciona con la proteína de SRC. La proteína de SRC es una tirosina cinasa que fue primero identificada como la proteína de transformación en el sarcoma virus Rous. Posteriormente, se identifico un homólogo celular. Numerosos proto-oncogenes fueron identificados como proteínas de transformación que eran parte de retrovirus. La segunda familia se relaciona con la cinasa de Janus (JAK). La mayoría de las proteínas de ambas familias PTKs están asociadas a receptores celulares que carecen la actividad enzimática en si mismos. Esta clase de receptores incluye todos los receptores de las citocinas (e.g. el receptor de la interleucina-2 (IL-2)) así como las glicoproteínas de la superficie de la célula como CD4 y CD8 de las células de T y el mismo receptor de antígenos de las célula T (TCR). Este modo de acoplamiento entre receptores y PTKs intracelulares sugiere una forma de fraccionamiento de los RTK. Otro ejemplo de receptor-señalización por medio de interacción proteica es el receptor de la insulina (IR). Este receptor tiene actividad intrínseca de cinasa de tirosina pero no interactúa directamente luego de su auto fosforilación con proteínas enzimaticamente activas que contienen dominios (ge. PI-3K o PLC-γ). En su lugar, el substrato principal del IR es una proteína llamada IRS-1. La IRS-1 contiene varios motivos que se asemejan a sitios SH2 de la subunidad catalítica de la PI-3K. Estos dominios permiten que se formen complejos entre IRS-1 y PI-3K. Este modelo sugiere que la IRS-1 actúa como una proteína de adaptación para juntar al IR a proteínas de señalización que contienen SH2. Se han identificado proteínas adaptadoras adicionales, la más común es la proteína denominada proteína ligadora del receptor del factor de crecimiento 2, GRB2. Un ejemplo de una alteración en la actividad de un receptor en respuesta a la asociación con una PTK intracelular es el receptor nicotínico de la acetilcolina (AChR). Estos receptores están hechos de un canal del ion que consiste en cuatro subunidades distintas (α, β, γ, y δ). Las subunidades β, el γ, y del δ son fosforiladas en tirosina en respuesta a la estimulación por la acetilcolina lo que lleva a un aumento en el índice de desensibilización a la acetilcolina por parte del receptor.

Receptores con Actividad de Cinasa de Serina/Treonina (RSTKs) Los receptores de la superfamilia de TGF-β tienen actividad de cinasa de serina/treonina. Hay más de 30 proteínas de múltiples funciones de la superfamilia de TGF-β que también incluye los activinas, inhibinas y las proteínas morfogenéticas del hueso (BMPs). Esta superfamilia de proteínas puede inducir y/o inhibir la proliferación o diferenciación celular y regular la migración y la adherencia de varios tipos de células. Las vías de señalización utilizados por el TGF-β, activina y receptores BMP son diferentes a las vías de los receptores con actividad intrínseca de la tirosincinasa o de las vías asociadas con las tirosincinasas intracelulares.

Por lo menos 17 RSTKs se han aislado y pueden dividirse en 2 subfamilias identificadas como receptores tipo I y tipo II. Los ligandos primero se unen a los receptores tipo II que entonces llevan a la interacción con los receptores tipo I. Cuando se forma el complejo entre el ligando y las 2 formas del receptor, el receptor tipo II fosforila al receptor tipo I lo que lleva a la iniciación de la cascada señalización intracelular. Un efecto predominante del TGF-β es regulación de la progresión durante el ciclo celular. Una proteína nuclear implicada en las respuestas de células al TGF-β es el proto-oncogen, MYC que afecta directamente la expresión de genes que tienen elementos que se unen a MYC. Las Cascadas de Quinasa MAP (MAPK) La quinasa de la familia de proteínas activada por mitógenos (siglas en Inglés: MAPK) constituye un gran familia de serina / treonina quinasas que están implicados en una amplia gama de transducción de señales cascadas. Esta gran familia de quinasas se ha organizado en cuatro MAPK distinta cascadas denominan de acuerdo con el componente que MAPK es la enzima central de cada una de las cascadas. Estos cuatro cascadas MAPK son la señal extracelular quinasa regulada 1/2 (siglas en Inglés: ERK1/2), c-Jun N-terminal quinasa (JNK), p38, y ERK5 cascadas. Cada uno de estos cuatro cascadas es a su vez consta de un componente de núcleo que consta de tres niveles de las proteínas quinasas MAPK denominan, MAPKK, y MAP3K (MAPKKK). En varios casos, la cascada contiene dos niveles adicionales consistentes de un MAP4K aguas arriba y aguas abajo una MAPKAPK (MAP quinasa quinasa activada; MAPKAPK). Transducción de señal desencadenada por cada una cascada implica la fosforilación y la activación secuencial de los componentes en los niveles subsiguientes. Las MAPK cascadas de transducción de señales implican la coordinación de una variedad de extracelular señales que se inician para controlar diversos procesos celulares tales como la proliferación, diferenciación, supervivencia, desarrollo, respuesta de estrés, y la apoptosis. La ERK1/2 en cascada desempeña principalmente un papel en la proliferación y la diferenciación, Sin embargo , hay situaciones en las que esta cascada participa en respuesta a el estrés y la apoptosis. El JNK y p38 cascadas se activan principalmente en respuesta al estrés celular, aunque se sabe que JNK mediar en la proliferación en ciertas condiciones. Como resultado, los componentes de MAPK las cascadas de JNK y p38 se denominan proteínas quinasas activadas por estrés (SAPK). La cascada ERK5 responde a tanto señales mitogénicas y señales de estrés celular . De importancia clínica es que regulación defectuosa de la MAPK cascadas a menudo conduce a enfermedades tales como el cáncer y la diabetes. La totalidad de los sistemas de MAPK implica casi el 70 individuo genes que, debido a eventos de empalme alternativos, genera una gran complejidad sistema de moléculas de señalización que incluye más de 200 proteínas. Las cascadas de señalización de MAPK más a menudo se inician por la activación mediada por el receptor de miembros de la familia pequeña proteína G monomérica (ver siguiente sección), como Ras, Rac y Rho. en Además, las cascadas de MAPK pueden activar componentes de nivel superior a través de su interacciones con proteínas adaptadoras. Las señales iniciales se propagan entonces a las proteínas aguas abajo de los tres a cinco niveles de las cuatro cascadas MAPK. Las quinasas fosforilan en cada nivel y activar las quinasas situadas en los próximos estrato corriente abajo. Este proceso se repite desde nivel a nivel que permite la transmisión rápida y regulada de iniciar la señal original. Como se indicó anteriormente, las MAPK, y MAPKK Niveles MAP3K son componentes fundamentales de todas las cascadas de MAPK. La corriente arriba (MAP4K) o aguas abajo (MAPKAPK) niveles no siempre son necesarios para la señalización a través de las cascadas de MAPK.

• La cascada MAPK p38 es principalmente funcional cuando las células responden a diversos estímulos de estrés, pero también se conoce a participar en la respuesta inmune y la inflamación. La activación de la p38 MAPK en cascada se produce en respuesta a diversos factores de estrés así como ligandos que activan los GPCR, las RTK, y los receptores relacionados con la apoptosis. Además a la activación mediada por el receptor de la cascada MAPK p38, tensiones físicas tales como choque osmótico o choque térmico, activar fuertemente la cascada a través de los receptores independientes de procesos que incluye los cambios en la fluidez de la membrana . Las señales que inducen primarios se transmiten entonces a monomérica proteínas G, de manera similar al proceso similar de la cascada de ERK, sino que involucra otros miembros de la familia monomérica de la proteína G, como Rac. Los pasos posteriores en la cascada MAPK p38 implica la activación de cualquiera de los niveles MAP4K o directamente el nivel de MAP3K. Al menos 20 distintas codificación de los genes de quinasa son conocidos para expresar quinasas que participan en el nivel de la MAP3K p38 MAPK en cascada. Además, muchos de estos genes quinasa expresan múltiples variantes de empalme dando lugar a aún más complejidad al nivel MAP3K. Los componentes MAP3K en la p38 MAPK cascada son muchas de las mismas quinasas en la cascada de JNK. El siguiente nivel de la p38 MAPK cascada se compone de productos de cuatro genes MAPKs, incluyendo p38 (SAPK2a) p38β (SAPK2b), p38γ, y p38δ. Debido a corte y empalme alternativo, estos cuatro los genes p38 generar al menos 10 isoformas. La caracterización de estas diversas isoformas de p38, basado sobre su sensibilidad diferencial a varios inhibidores y sus secuencias únicas, les permite subdividirse en dos grupos, p38α/p38β y p38γ/p38δ. Después de la activación de las quinasas p38 y luego transmitir sus señales de activación a la MAPKAPK tier componentes MAPKAPK2, MAPKAPK3, MNK1/2, MSK1/2, y MK5/PARK. Alternativamente , p38 quinasas activadas fosforilan reguladora moléculas como PLA2, factores de transcripción como ATF2, ELK1, CHOP, MEF2C y varias proteínas de choque térmico. Las quinasas p38 pueden someterse a la redistribución bidireccional entre el núcleo y el citosol a su activación. Similar a los procesos por los cuales la ERK cascada MAPKAPKs activados pueden fosforilar quinasas adicionales tales como STK11, también lo puede el MAPKAPKs p38 activadas.
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• La Cascada de JNK

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  Al igual que la p38 MAPK en cascada, la cascada de JNK desempeña un papel importante en la respuesta a estrés celular mediante la inducción de la apoptosis. Dadas las similitudes en la activación desencadena entre la JNK y las cascadas p38, es evidente que la cascada de JNK es sensible a la la activación de la receptores relacionados con tensión/apoptosis, los GPCR, las RTK, y independiente del receptor tensiones físicas. Después de la activación de las quinasas JNK que transmiten sus señales al adaptador que a su vez activan las quinasas en el nivel MAP4K, y en ocasiones el nivel MAP3K, de la cascada de JNK. Un esquema de la activación adicional de la cascada de JNK implica una red de proteínas que interactúan ya sea que induce cambios en la actividad de proteínas adaptadoras , tales como los miembros de la familia TRAF (TNF receptor del factor asociado), o la activación de proteínas G monoméricas como Rac. Ambos de estos procesos de activación a continuación, transmite la señal mediante la activación de quinasas nivel MAP4K, oa veces directamente la activación de quinasas MAP3K nivel. Las quinasas en el nivel de MAP4K de la cascada de JNK incluye MAP4K2 (también llamado centro germinal quinasa, GCK), MAP4K3 (también llamado centro germinal como quinasa, GLK), MAP4K1 (también llamado hematopoyéticas progenitoras quinasa 1, HPK1), y otras 20 como estériles (Ste20-like) quinasas. Cada uno de estos puede, a su vez fosforilan y activan las quinasas en el nivel de MAP3K. La mayoría de las quinasas MAP3K nivel de la cascada de JNK son los mismos que los de la p38 MAPK en cascada. Sin embargo, varios otros MAP3K nivel quinasa son exclusivos de la cascada de JNK como ASK2, LZK1, MLK1y MEKK4. Después de la activación de las quinasas MAP3K la señal se transmite al quinasas en el nivel MAPKK que son principalmente MKK4 y MKK7 pero puede incluir también MKK3/6. Las principales proteínas de terminales de la cascada de JNK son las proteínas JNK sí mismos. Un total de diez proteínas JNK se traducen a partir de tres genes diferentes JNK que se someten a corte y empalme alternativo. Todos estos proteínas son bien 46kDa o 52 - 54kDa donde los JNK p46 más pequeñas se denominan JNK1α1, JNK1β1, JNK2α1, JNK2β1, y JNK3α1. Las proteínas p54 JNK son denominado JNK1α2, JNK1β2, JNK2α2, JNK2β2 y JNK3α2. La cascada de JNK es un importante regulador de la transcripción e implica la migración de las proteínas JNK al núcleo donde interactúan con y activan las metas de factores de transcripción como c-Jun, ATF2, y ELK1.

• La Cascada de ERK5
• La cuarta cascada de MAPK es la cascada de ERK5. Esta cascada es el menos estudiado de los cuatro. La cascada ERK5 se identificó originalmente como ser activado en respuesta a estímulos de estrés, tales como el estrés oxidativo y la hiperosmolaridad, pero posteriormente se demostró que también ser activado mitógenos. La activación de esta cascada puede incluir proteína Y-quinasas que transmiten sus señales a las proteínas adaptadoras Lad1 o WNK1 (proteína quinasa, leucina deficiente 1). Estas proteínas adaptadoras parecen jugar el papel del MAP4K nivel en esta cascada. Estos adaptadores a continuación, activan las quinasas MAP3K MEKK2/3, así como ZAK y TPL2. Las quinasas MAP3K nivel de la cascada de ERK5 entonces fosforilan y activan la dos empalmados alternativamente isoformas MAPKK MEK5a y MEK5b. Los MEK5s a continuación, y fosforilan activar el MAPK, ERK5. ERK5 se pueden localizar en el citoplasma y ser trasladadas a la núcleo tras la estimulación. Sin embargo, en algunas células MEK5 reside en el núcleo donde se es activado por MEK5 nuclear. Varios factores de transcripción, tales como FOS, MYC, MEF2 y miembros de la familia, son objetivos para ERK5 activado. Además, activado ERK5 puede fosforilar el suero y quinasa activado por glucocorticoides (siglas en Inglés: SGK), que puede servir como un MAPKAPK de ERK5 cascada. Steam a este cascada es el hecho de que ERK5 puede influir en la transcripción a través de ya sea proteína-proteína directa interacciones o a través de su actividad intrínseca transcripcional. Por lo tanto, ERK5 es un único proteína de doble actividad que, a diferencia de otras MAPKs, cataliza dos actividades independientes.
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  Reglamento MAPK
• Reglamento y la especificidad de las cuatro cascadas de MAPK es complejo dado que los sitios de fosforilación de consenso y los dominios de interacción proteína-proteína son compartidos por todas las MAPKs. Agregando a esta complejidad reguladora es el hecho de que el MAPKs inducen la fosforilación de un gran número de proteínas. En efecto, ERK1/2 se ha demostrado que tener por lo menos 160 diferentes sustratos y el número de sustratos para p38 y JNK quinasas es probable que sea igualmente alta. Agregando a la complejidad de reglamentación es el hecho de que las cascadas de MAPK distintas proteínas que utilizan son compartidas entre los niveles de las cuatro cascadas MAP4K y MAP3K. Cinco mecanismos para Se han propuesto determinación de la MAPK especificidad. Estos incluyen la fuerza y la vía específica duración de las señales, la interacción con diversas proteínas de andamiaje que controlan la localización de quinasas MAPK a componentes y sustratos de la cascada de interacciones entre distintos; las diversas cascadas MAPK o interacciones con otras vías de señalización; compartimentación de los componentes y sus objetivos a orgánulos subcelulares de las regiones; la presencia de múltiples componentes con especificidades distintas en cada nivel de una cascada dado.
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  G-Proteínas
• Proteínas G son llamados así porque sus actividades están reguladas por la unión e hidrolizar GTP. Cuando una proteína G se une a GTP que se encuentra en el activo ("on") Estado y cuando el GTP se hidroliza en el PIB de la proteína se encuentra en la inactiva ("off") del estado. El G-proteínas poseen actividad intrínseca GTPasa que es regulado en conjunción con la interacción con los asociados a la membrana de la señal receptores de transducción (denominado G-receptores acoplados a proteínas, GPCR; ver a continuación sección) o con proteínas efectoras intracelulares. Hay dos clases principales de G-proteína: las que se componen de tres subunidades distintas (α, β y γ) y la clase de monómero que se relacionan con el Ras miembro arquetípico (originalmente identificado como un oncogén que causa sarcomas en ratas). Esta última clase de G-proteína es también conocida como la superfamilia Ras o la familia de GTPasas pequeñas de proteínas G. La estructura y función de las proteínas G monoméricas es similar a la de la α-subunidad de la trimérica G-proteínas.
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  Todos los conocidos receptores de superficie celular que son de la clase acoplados a proteínas G del receptor interactuar con proteínas G trimérica. El α-subunidad de la clase de trimérica G-proteínas es responsable de la unión de GDP / GTP. cuando Proteínas G se activan los receptores o proteínas efectoras intracelulares hay es un intercambio de GDP por GTP encender el G-proteína que le permite transmitir la señal de activación original para abajo proteínas efectoras. En el clase trimérica de la proteína G cuando se asocia la activación del receptor estimula la GDP por GTP de cambio en la α-subunidad disocia el complejo de proteínas en α por separado y αγ activa complejos. El complejo βγ liberado y activado sirve como un sitio de atraque para la interacción con los efectores de la señal transducción de cascada. Una vez que la α-subunidad hidroliza el GTP unido al GDP re-asocia con el complejo βγ poniendo así fin a su actividad.
• Fosfolípidos y Fosfolipasas en las Señales de Transducción Las fosfolipasas y fosfolípidos son involucrado en los procesos de la transmisión de señales inducidas por ligando-receptor desde la membrana plasmática de las proteínas intracelulares. Los lugares en los que el varias fosfolipasas hidrolizan fosfolípidos se muestra en la figura en la página de la Síntesis Äcidos Grasos, Triglicéridos, y de Fosfolípidos. Las principales enzimas cuyas actividades se modulan como consecuencia de la activación del receptor de membrana plasmática son la miembros de la familia de la fosfolipasa C (PLC) (ver más abajo). Una vez que una enzima PLC se activa una cadena de acontecimientos que conduce a la posterior activación de la quinasa, PKC. PKC es máximamente activo en la presencia de iones de calcio y DAG. La activación de PLC resultados en la hidrólisis de los fosfolípidos de membrana, principalmente fosfatidilinositol-4,5-bifosfato (PIP2) que conduce a un aumento de la DAG e inositol intracelular trifosfato (IP 3). La IP3 liberado interactúa con receptores de membrana intracelular que conduce a un aumento de la liberación de almacenado iones de calcio. En conjunto, el aumento de la DAG e intracelular de iones de calcio libre concentraciones conducen a una mayor actividad de la PKC.
• Las Fosfatasas en las Señales de Transducción
• Vínculos sustanciales evidencias tanto tirosina y serina / treonina fosforilación con el crecimiento celular aumentado, proliferación y diferenciación. La eliminación de los fosfatos incorporados debe ser un acontecimiento necesario para apagar las señales de proliferación. Este sugiere que las fosfatasas pueden funcionar como anti-oncogenes o supresores de crecimiento genes. La pérdida de una fosfatasa funcionales que intervienen en la regulación del crecimiento las señales de la promoción podría llevar a la neoplasia. Sin embargo, se conocen ejemplos en donde desfosforilación es necesaria para la promoción del crecimiento celular. es particularmente cierto de las quinasas especializados que participan directamente en regulación progresión del ciclo celular. Por lo tanto, es difícil prever todas las fosfatasas como genes supresores de tumores.

Transporte celular.

Llamamos transporte celular al movimiento constante de sustancias en ambas direcciones, a través de la membrana. El transporte celular es el mecanismo mediante el cual entran a la celula los materiales que se necesitan mientras salen los materiales de desecho y las secreciones celulares. Pueden ser: *TRANSPORTE ACTIVO *TRANSPORTE PASIVO

°Transporte celular° Transporte activo: es el movimiento de materiales a traves de la membrana, usando energia. Transporte pasivo: es el movimiento de sustancias a traves de la membrana celular que no quiere energia celular.

El transporte pasivo depende de la energía cinética de las partículas de la materia. Los átomos, los iones y las moléculas de todas las sustancias están en continuo movimiento. En los sólidos, las partículas vibran en un solo sitio. Las partículas de los líquidos y los gases se mueven de un sitio a otro al azar. Van en línea recta hasta que chocan con otras partículas y cambian de dirección.

LA DIFUSIÓN La difusión de un sólido en un líquido, un cubo de azúcar en agua,las moleeculas de azúcar estean muy concentradas en el cubo, a medida que el azúcar se disuelve las moléculas chocan una con otra y con las del agua La difusión continúa hasta que las moléculas de azúcar estén distribuidas uniformemente en el agua. Una vez ocurra esto, la concentración no cambiará. Las moléculas se seguirán moviendo, pero la concentración se mantendrá constante ( equilibrio dinámico ).

LA DIFUSIÓN El movimiento de las moléculas mantienen un estado de concentración constante que llamamos equilibrio dinámico Una vez que se obtiene ese equilibrio, cualquier movimiento adicional no tendrá efecto sobre la distribución uniforme de las mol. de azúcar en el agua.

Un gradiente de concentración es una medida de la diferencia en la concentración de una sustancia en dos regiones. La velocidad de difusión va a depender del tamaño del gradiente de concentración. Mayor gradiente Mayor velocidad de concentración de difusión

La difusión simple Sustancias como el O 2 y el CO 2 , pasan a través de los poros de la membrana celular por difusión simple . Aquaporinas

La difusión simple Las mol de O 2 están altamente concentrada fuera de la célula, mientras que CO 2 está más concentrado en ell interior.El O 2 se difunde hacia dentro cel. Y CO 2 hacia afuera Aquaporinas

LA ÓSMOSIS (difusión del agua) Es el paso del agua por una membrana relativamente permeable, desde una región de mayor concentración a una región de menor concentración. Transporte pasivo

¿ Cómo podemos comparar la concentración de agua en dos regiones? La concentración de agua se determina por la cantidad de material disuelto en ella. La concentración de agua se considera alta si el material disuelto en ella es poco. Ej.: Si una solución contiene 1 g de sal en 1000 g de agua, la concentración de agua es alta. Si una solución contiene 100 g de sal en 1000 g de agua, la concentración de agua es menor que en la primera solución.

Solución isotónica La concentración de sustancias dentro de la célula es igual a la concentración de sustancias fuera de la célula. El plasma sanguíneo es isotónico para los glóbulos rojos,al ser igual estos mantienen su forma

Solución hipotónica La concentración de materiales disueltos en el agua fuera de la célula es menor que la concentración en la célula.la conc. Agua es mayor fuera de la célula Un glóbulo rojo en agua destilada no contiene materiales disueltos,el agua ingresará y el glóbulo se hinche y se rompa

Solución hipotónica La entrada de agua hace que el contenido celular empuje contra la pared, sin embargo la cél. No se revienta por la resistencia de la pared que evita que la Célula siga empujando. La presión del agua sobre la pared celular Turgencia, en vegetales ayuda a dar resistencia a tallos y a hojas

Solución hipertónica Las células están en sol hipertónica si la concentración de sustancias disueltas en el agua que está fuera de la célula es mayor que en el agua que está dentro de la célula. Una solución de sal es hipertónica para los glóbulos rojos.

Solución hipertónica En una solución hipertónica, el agua se mueve hacia fuera de la célula por osmosis . En consecuencia los glóbulos rojos se encogen En células vegetales el contenido celular se separa de la pared

Ósmosis

Soluciones isotónicas, hipertónicas e hipotónicas

Turgencia y Plasmólisis Turgencia es la presión del agua sobre la pared celular. Ayuda a dar firmeza y rigidez a los tallos y a las hojas. Plasmólisis es la contracción del contenido celular como resultado de la pérdida de agua. Los tallos y las hojas se marchitan.

Difusión facilitada Es la difusión de materiales a través de la membrana celular con la ayuda de moléculas transportadoras (proteínas). Las moléculas transportadoras permiten que moléculas específicas, que se encuentran en un lado de la membrana, puedan pasar hasta el otro lado. Las investigaciones han revelado que estas mol son proteínas pero no se sabe la forma en que funcionan.

Difusión facilitada La difusión de materiales a través de la membrana celular con mol. Transportadoras se conoce como Difusión facilitada La difusión facilitada comprende el movimiento de sustancias a favor de un gradiente de concentración. Sin embargo, las sustancias se mueven más rápido que en la difusión simple. La glucosa por ejemplo se mueve hacia los glóbulos rojos por difusión facilitada, se difunde ciento de veces más rápido que otros azucares con propiedades similares y estructuras químicas ligeramente diferentes. Parece que algunas mol. Pueden moverse por Difusión facilitada

Difusión facilitada

EL TRANSPORTE ACTIVO Es el proceso mediante el cual la célula usa energía para mover átomos, iones y moléculas contra un gradiente de concentración.En tales caso las cel.usa energía para mover sustancias de egiones de baja concentración a regiones de alta concentración. Un ser humano en reposo usa de un 30 a un 40 % de su energía para el transporte activo de materiales hacia las células.

EL TRANSPORTE ACTIVO

Transporte activo 1 .No se conoce la forma exacta en que trabaja Podría utilizar moléculas transportadoras en La membrana 2. Mol. Transportadora Tiene sitio activo Donde puede acomodar Ciertas moléculas. 3. La Cel libera energía y hace que cambie la forma la mol.transportadora 4 . La mol gira y lleva Mol. Dentro de célula

Transporte activo La glucosa, los aminoácidos y algunos iones ( raíces ) se mueven hacia las células por transporte activo. Algunas sustancias de desecho salen de algunas células e esta forma.

EL TRISFOSFATO DE ADENOSINA La fuente principal de energía para los seres vivientes es la Glucosa Azúcar de seis carbonos. La energía química se almacena en glucosa y en otras moléculas orgánicas que pueden convertirse en glucosa. Las células usan la energía halar cel musculares,)transmitir impulsos ,transportar nutrientes y sintetizar proteínas.y otros comp. Necesarios para la cel. Cuando las cel. Degradan glucosa , se libera energía en una serie de pasos controladas por enzimas. Almacenandose en ATP ATP = ADENOSINA + GRUPO FOSFATO ADENOSINE= Adenina (DNA,RNA) y Ribosa (C5 RNA) A----P___P___P ______ A----P__P+P+energía LA ENDOCITOSIS Y LA EXOCITOSIS La endocitosis es el proceso mediante el cual las células obtienen materiales grandes que no pueden pasar a través de la membrana celular. Hay 2 tipos: Pinocitosis

Fagocitosis Pinocitosis La célula adquiere partículas pequeñas o gotas de líquidos. Ejemplo. Pasos de pinocitocis 1. La particula que va entrar a cel se pega membrana,esta se invagina (canal) 2. La particula cae al cana 3. La partícula se desprende membrana y forma una vesícula independiente 4. La célula digiere la partícula que está en vesícula

Fagocitosis Los materiales sólidos grandes entran a la célula. Se ha observado en org. Unicelulares y cel animales. Ocurre en amebas, glóbulos blancos, etc. Ejemplo . Amiba que rodea un alga verde 1. Extiende membrana celular y forma pseudópodos que rodean el alga 2. La amiba envuelve al alga en una bolsita 3. La bolsita se separa de la membrana y se convierteen una vesícula grande que va hacia el citoplásma 4. Las vesículas de fagocitosis son más grandes que las de endocitosis .

EXOCITOSIS Es lo contrario a endocitosis Es la salida de moléculas grandes, o de grupos de moléculas, del interior de la célula. Pueden ser desechos o secreciones útiles llevadas a la membrana celular por el aparato de Golgi. Una vesícula con secresiones se mueve hacia la membrana celular, se funde con esta,rompiendose en este sitio liberando el contenido de la vesícula Fagocitosis Los materiales sólidos grandes entran a la célula. Se ha observado en org. Unicelulares y cel animales. Ocurre en amebas, glóbulos blancos.

Transcripción genética.

La transcripción del ADN es el primer proceso de la expresión génica, mediante el cuál se transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de proteína utilizando diversos ARN como intermediarios. Durante la transcripción genética, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa que sintetiza un ARN mensajero que mantiene la información de la secuencia del ADN. De esta manera, la transcripción del ADN también podría llamarse síntesis del ARN mensajero.También por el cual se sintetiza un ARN usando como molde al ADN. Muchos tipos de ARN pueden ser sintetizados asì por la enzima ARN polimerasa, el ARN ribosomal el de transferencia, los pequeños ARN nucleares o citoplasmáticos y por supuesto los ARN mensajeros, que serán luego traducidos a una cadena polipeptídica. El proceso de la transcripción de los mensajeros es diferente en procariotas y eucariotas. Esto es debido a las diferencias propias entre los genes de las bacterias y los de las celulas de animales superiores.Los genes eucariotas son complejos y discontínuos es decir que poseen regiones codificantes (que formarán parte de la proteína) y otros que son no codificantes y se remueven rapidamente antes que el ARN salga al citoplasma a ser traducido. Las regiones codificantes se llaman EXONES y las no codificantes se llaman INTRONES.La transcripción comienza en el punto 0 (cero)  muy cerca del promotor y termina en las bacterias en una secuencia llamada terminadora. La polimerasa al copiar esa región de ADN, se enlentece y se desprende del molde. En algunos casos hay una proteína que ayuda en ese proeceso denominada Rho.Un esquema del ARN trasncripto de esa región termiandora se pliega en el espacio fromando una horquilla ya  que el ARN es de cadema simple.

En los procariotas, la transcripción a menudo da como resultado una molécula de mRNA con secuencias que codifican varias cadenas polipeptídicas diferentes (mRNA policistrónico). Las secuencias están separadas por codones de terminación y de iniciación. En este diagrama, los codones de terminación y de iniciación son contiguos pero, en algunos casos, pueden estar separados por hasta 100 a 200 nucleótidos. El extremo 5' de la molécula de mRNA tiene una secuencia conductora corta y el extremo 3' tiene una secuencia cola; ninguna de estas secuencias codifica proteínas. La traducción generalmente comienza en el extremo conductor de la molécula de mRNA, mientras que el resto de la molécula aún está siendo transcripta.
La molécula de mRNA recién sintetizada tiene una corta secuencia "guía" en su extremo 5', la secuencia de Shine-Dalgarno, que es la que se une al ribosoma. La región codificadora de la molécula es una secuencia lineal de nucleótidos que dicta con precisión la secuencia lineal de aminoácidos en cadenas polipeptídicas determinadas. Puede haber varios codones de terminación e iniciación dentro de la molécula de mRNA, marcando el fin de un gen estructural y el comienzo del siguiente, respectivamente. Cada uno de los codones de iniciación tiene que estar precedido por un sitio de unión al ribosoma. Una secuencia adicional de nucleótidos en el extremo 3' se conoce como "cola". Los ribosomas se acoplan a la molécula de mRNA aun antes de que la transcripción se haya completado.

El Promotor Procariota: la señal de inicio

Se mencionó anteriormente que la ARN polimerasa se  unía a un sitio específico del  ADN denominado Promotor. La enzima es capaz de reconocer este sitio del ADN y,  convenientemente, abrir localmente las cadenas de ADN para poder leer la cadena  molde. Es de esperarse entonces que, el sitio de contacto con la Holoenzima tuviese  regiones comunes a todos los Promotores. Se ha comprobado que estos sitios mencionados contienen secuencias de bases  comunes, a las que se las ha denominado “Secuencias de Consenso”. Por mera convención entre los científicos, se considera que el sentido de la transcripción  de un gen determinado es hacia la derecha. Al punto en el cual se inicia este proceso se  lo denomina  “punto 0”. Con números negativos se señalan las bases ubicadas a la izquierda del punto 0. Con el mismo criterio, se señalan con números positivos a las  bases ubicadas a la derecha del punto 0.
La secuencia de consenso más importante y mejor estudiada, comprende seis bases y su  centro está ubicado a diez bases a la izquierda del punto de inicio (-10). La secuencia de  consenso es TATAAT y se la denomina  “TATA box o Caja Pribnox”. Esta caja es  responsable de orientar a la ARN polimerasa en la dirección de síntesis de ARN y es la  región en la cual la doble hélice se abre para formar el Complejo Promotor Abierto. El  hecho de que la TATA box contenga las bases A-T no es mera casualidad, ya que estas  La unión de la Holoenzima con el promotor, determina el  Complejo Promotor  se unen con sus complementarias por medio de dos enlaces del tipo Puente de  Hidrógeno, lo cual implica un menor gasto de energía para la apertura del ADN.

INICIACIÓN de la síntesis del ARN mensajero

La iniciación se produce mediante la unión de la ARN polimerasa (Holoenzima) al  ADN de doble cadena. Para que la cadena molde esté disponible para el apareamiento de bases con los ribonucleótidos, las dos cadenas de ADN deben separarse. El  desenrollamiento es local y se produce cuando la Holoenzima contacta con la TATA Box.
Una vez que el complejo promotor se encuentra abierto, la ARN pol. Comienza la síntesis. La fase de iniciación no se completa hasta que se hallan polimerizado los primeros seis ribonucleótidos.

ELONGACIÓN de la cadena:

Después que se han colocado los primeros seis ribonucleótidos, la ARN polimerasa sufre un cambio en su conformación, perdiendo la sub unidad σσσ. Se continúa la síntesis en el estado de Core anteriormente descrito.
El Core se mueve a lo largo del ADN colocando los ribonucleótidos complementarios a la cadena de ADN molde, abriendo la hélice a medida que se desplaza. Los ribonucleótidos se unen al extremo 3’ de la cadena de ARN en crecimiento, formándose un  Híbrido ARN-ADN en la región desenrollada, el cual se mantiene estabilizado mediante enlaces puente de Hidrógeno. El híbrido tiene una longitud aproximada de 12 pb y el nuevo ARN es liberado de estas uniones cuando el ADN recupera su estado de doble hélice por desplazamiento del Core.

TERNINACIÓN y LIBERACIÓN del ARN sintetizado

La terminación ocurre en una secuencia determinada del ADN, denominada Secuencia Ternimadora. En este punto, la enzima deja de añadir los ribonucleótidos a la cadena de ARN en crecimiento, liberando el producto terminado y disociándose del ADN.  La terminación requiere que todos los enlaces Puente de Hidrógeno, que mantenían al Híbrido ARN – ADN, s

Teoría del origen de la vida.

Creacionismo.

Atribuye la existencia de la vida a una “fuerza creadora” desconocida. Esta idea surgió quizá del hombre primitivo y se reforzó en las primeras culturas, como la egipcia o la mesopotámica. La teoría creacionista considera que la vida, al igual que todo el Cosmos, se originó por la voluntad creadora de un “ser divino”.

Teoría de la panspermia.

A principios del siglo xx, el científico llamado Svante Arrhenius propuso que la vida había llegado a la Tierra en forma de bacterias, procedente del espacio exterior, de un planeta en el que ya existían. Aunque a esta teoría se le pueden poner dos objeciones:
·         No explica cómo se originó la vida en el planeta de donde provienen las “bacterias”.
·         Sería imposibles que cualquier forma de vida puede atravesar la atmósfera de la Tierra sin quemarse debido a que se ha comprobado que cuando penetran el planeta se alcanzan elevadas temperaturas.

Teoría de la generación espontánea o abiogénesis.

“Esta hipótesis plantea la idea de que la materia no viviente puede originar vida por sí misma”.

Aristóteles pensaba que algunas porciones de materia contienen un "principio activo" y que gracias a él y a ciertas condiciones adecuadas podían producir un ser vivo. Este principio activo se compara con el concepto de energía, la cual se considera como una capacidad para la acción. Según Aristóteles, el huevo poseía ese principio activo, el cual dirigir una serie de eventos que podía originar la vida, por lo que el huevo de la gallina tenía un principio activo que lo convertía en pollo, el huevo de pez lo convertía en pez, y así sucesivamente.  También se creyó que la basura o elementos en descomposición podían producir organismos vivos, cuando actualmente se sabe que los gusanos que se desarrollan en la basura son larvas de insectos.

Esta hipótesis fue aceptada durante muchos años y se hicieron investigaciones alrededor de esta teoría con el fin de comprobarla. Uno de los científicos que realizó experimentos para comprobar esta hipótesis fue Jean Baptiste Van Helmont, quien vivió en el siglo XVII. quien realizó un experimento con el cual se podían, supuestamente, obtener ratones y consistía en colocar una camisa sucia y granos de trigo por veintiún días, lo que daba como resultado algunos roedores. El error de este experimento fue que Van Helmont sólo consideró su resultado y no tomo en cuenta los agentes externos que pudieron afectar el procedimiento de dicha investigación. Si este científico hubiese realizado un experimento controlado en donde hubiese colocado la camisa y el trigo en una caja completamente sellada, el resultado podría haber sido diferente y se hubiese comprobado que lo ratones no se originaron espontáneamente sino que provenían del exterior

Experimento de van Helmont

Platón o Aristóteles creyeron en la generación espontánea, y aceptaron la aparición de formas inferiores de vida a partir de “materia no viva”. Se basaban en la observación natural de la carne en descomposición, de la que al cabo de unos días, surgían gusanos e insectos.

Francesco Redí (1626-1698) fue un médico italiano que se opuso a la teoría de la generación espontánea y demostró que en realidad esos gusanos que aparecían, eran las larvas de moscas que habían depositado sus huevos previamente. Para demostrar su teoría, en 1668 diseñó unos sencillos experimentos, que consistieron en colocar pequeños trozos de carne dentro de recipientes cubiertos con gasa y otros trozos en recipientes descubiertos, para que sirvieran como “testigo”. Unos días después, la carne que quedó al descubierto tenía gusanos, mientras que la carne protegida no los tenía. Además, sobre la gasa que cubría los frascos se encontraron los huevecillos de las moscas, que no pudieron atravesarla.

En la misma época, Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723), un comerciante holandés con una gran afición por pulir lentes, estaba construyendo los mejores microscopios de su época, y realizó las primeras observaciones reconocidas de microorganismos, a los que él denominaba “animáculos”.

En 1745, el clérigo inglés John T. Needham (1713-1781), un investigador vitalista intentó, a pesar de los resultados obtenidos por Redi, demostrar la veracidad de la generación espontánea. Para ello realizó unos experimentos que consistieron en hervir caldos nutritivos durante dos minutos, para destruir los microorganismos que en ellos hubiera (ese tiempo de ebullición no es suficiente para matar a todos los microorganismos). A los pocos días volvían a aparecer pequeños microorganismos que, por tanto, debían haberse creado “espontáneamente”.

Lázaro Spallanzani (1726-1799), un naturalista italiano, no aceptó las conclusiones de Needham. En 1765 preparó ”caldos” en distintas vasijas de cristal con boca alargada (similar a un matraz aforado) y los sometió a ebullición prolongada. Unas vasijas las dejó abiertas, mientras que otras las tapó herméticamente. Cuando calentaba un caldo en un frasco abierto, se observaba que al cabo de un tiempo aparecían microorganismos, mientras que cuando lo hacía en frascos cerrados, éstos no aparecían.

Los resultados de Spallanzani no convencieron a Needham y sus partidarios, quienes alegaron que el calor excesivo destruía la vida y que los resultados de Spallanzani, únicamente demostraban que la vida se encontraba en el aire y que sin él no podía surgir (en los experimentos de Needham, los matraces estaban abiertos). Spallanzani repitió el experimento, hirviendo durante dos horas sus caldos, pero cometió el error de dejarlos semi-tapados como Needham acostumbraba a hacer, por lo que al observarlos después de unos días encontró que todos los caldos se habían contaminado con microorganismos que procedían del aire. Al considerarse que las pruebas no eran concluyentes, el problema quedo sin decidirse otros 100 años, en los que la controversia continuó, hasta que en 1859, la “Academia francesa de Ciencias” ofreció un premio a quien pudiera demostrar, con suficientes pruebas, si existía o no la generación espontánea.

El premio lo ganó Louis Pasteur (1822-1895) quien a pesar de su juventud, en aquella época ya era un reconocido químico-biólogo. Mediante una serie de serie de sencillos pero ingeniosos experimentos, obtuvo unos resultados irrefutables, que derrumbaron una idea (la “generación espontánea") que había durado casi 2.500 años. A partir de entonces se considera indiscutible que todo ser vivo procede de otro (Omne vivum ex vivo), un principio científico que sentó las bases de la teoría germinal de las enfermedades y que significó un cambio conceptual sobre los seres vivos y el inicio de la Bacteriología moderna.

Experimento de Pasteur

Teoría de Oparín (abiótica o quimiosintética).

El soviético A. I. Oparin y el inglés J. B. S. Haldane publicaron (en 1924 y 1929, respectivamente) trabajos independientes acerca del origen de la vida con un enfoque materialista. Sin embargo la obra realizada por Oparin es más conocida y extensa, este autor concibió una atmósfera primitiva de naturaleza química reductora, formada por metano, amoniaco, vapor de agua e hidrógeno que gracias a la acción de los rayos ultravioleta y otras formas de energía, las sustancias nombradas anteriormente dieron lugar a diversos compuestos orgánicos. Tales rayos consiguieron penetrar hasta la superficie de la Tierra porque, con la ausencia de oxígeno en la atmósfera, resultaba imposible la existencia la existencia de una capa de ozono como la que, afortunadamente, protege al planeta desde hace muchos millones de años.

 Es importante anotar que, en 1952, el estadounidense S. L. Mille demostró experimentalmente que esta de la teoría de Oparin pudo corresponder con lo ocurrido. Para ello, construyó un aparato donde introdujo una mezcla de metano, amónico, vapor de agua e hidrógeno y, después de someterla a descargas eléctricas durante una semana, obtuvo, según lo demostraron los análisis químicos, entre ellos algunos aminoácidos.


Experimento de Miller
Pero la teoría de Oparin no se detiene en la formación de compuestos orgánicos, sino que propone que posteriormente se formaron amontonamientos o agregados moleculares de constitución química diversa (llamados coacervados), visualizados como una especie de puente entre los compuestos orgánicos y las células.


Coacervados

Para Oparin, entre los coacervados más estables se produciría una selección natural que permitiría seguir evolucionando hacia niveles superiores de organización.

Teoría celular
La primera aportación a esta teoría se atribuye al inglés Robert Hooke (1635-1703). Fue en el año 1665 cuando este científico realizó cortes muy delgados de tejido de corcho y, mediante observación microscópica se percató de que estaban formados por una gran cantidad de pequeños espacios a los que llamó celdillas o células. De igual manera la idea de la célula como unidad biológica nació en el siglo XVII gracias a las aportaciones de varios científicos, entre ellos el holandés Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) autodidacta y constructor de sus propios microscopios, que lograban amplificar las imágenes unas 300 veces, lo cual contribuyó ampliamente a que pudiera observar células que poseían movimiento en agua, ya fuera en el sarro de sus dietes o en semen.
Fina capa de corcho observado al microscopio. Se obervan celadas parecidas a los panales de abejas.

Posteriormente en 1831 el escocés Robert Brown (1773-1858) describió un corpúsculo constante en todas las células, al que llamó núcleo. Por otra parte, en Inglaterra, Joseph Lister (1827-1912) creó un microscopio de doble lente, mucho más potente con lo cual pudo ser posible que se realizaran observaciones más precisas en las células.

Basándose en los estudios que se sacaban de mencionar los alemanes Matthias Jakob Schleiden (1804 - 1881) y Theodor Schwann (1810 – 1882) propusieron en 1839 los primeros dos principios de la teoría celular.

Postulados básicos de la teoría celular.

1.    Unidad de estructura. La célula es la unidad anatómica o estructural de los seres vivos, porque se dice que todos los seres vivos están formados por al menos una célula.
2.    Unidad de función. La célula es la unidad fisiológica o de función de los seres vivos, porque cada célula lleva a cabo funciones propias de un ser vivo (nutrición, crecimiento, reproducción y muerte) y especificas (las funciones que corresponden a un tejido).
3.    Unidad de origen. Toda célula proviene de otra, semejante ya existente.
Este postulado puso final a la teoría de la generación espontánea, ya que  demostró que cada célula porta en sus genes las características hereditarias de su estirpe.

La autoría de este postulado, fue adjudicado durante mucho tiempo al alemán Rudolf Virchow (1821-1902); sin embargo, estudios históricos recientes demuestran que el cinetífico germano-polaco Robert Remark (1815 – 1865).

Citoesqueleto.

La motilidad celular es uno de los grandes logros de la evolución y el citoesqueleto, un sistema de fibras citoplasmáticas, esencial como componente de soporte para este proceso y guía del transporte de organelos intracelulares y otros elementos. Su aparición temprana en la evolución puede comprobarse por la similitud genómica y estructural, en Bacteria y Archaea, de las proteínas MreB y MB1 con la actina de eucariotes. 

   Las células eucariotas tienen la capacidad de organizar movimientos directos para migrar, alimentarse, dividirse y dirigir coordinadamente el transporte de materiales intracelulares. El mecanismo y dirección del movimiento se realiza de diferentes maneras y está asociado con disipación de la energía. Los motores moleculares son los prototipos de máquinas protéicas que transportan organelos a lo largo de microtúbulos y filamentos de actina, convirtiendo la energía libre derivada de la hidrólisis del ATP en movimiento dirigido. Otro tipo de movimiento direccionado y que consume ATP está mediado por el ensamblaje polarizado de polímeros, principalmente actina. 

     El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos del citosol que ocupa el interior de todas las células animales y vegetales. Adquiere una relevancia especial en las animales, que carecen de pared celular rígida, pues el citoesqueleto mantiene la estructura y la forma de la célula. Actúa como bastidor para la organización de la célula y la fijación de orgánulos y enzimas. 

   También, es responsable de muchos de los movimientos celulares. En muchas células, el citoesqueleto no es una estructura permanente, sino que se desmantela y se reconstruye sin cesar. Se forma a partir de tres tipos principales de filamentos proteicos: microtúbulos, filamentos de actina y filamentos intermedios, unidos entre sí y a otras estructuras celulares por diversas proteínas. Los movimientos de las células eucarióticas están casi siempre mediatizados por los filamentos de actina o los microtúbulos.

 Muchas células tienen en la superficie pelos flexibles llamados cilios o flagelos, que contienen un núcleo formado por un haz de microtúbulos capaz de desarrollar movimientos de flexión regulares que requieren energía. Los espermatozoides nadan con ayuda de flagelos, por ejemplo, y las células que revisten el intestino y otros conductos del cuerpo de los vertebrados tienen en la superficie numerosos ciliosque impulsan líquidos y partículas en una dirección determinada. 

        Se encuentran grandes haces de filamentos de actina en las células musculares donde, junto con una proteína llamada miosina, generan contracciones poderosas. Los movimientos asociados con la división celular dependen en animales y plantas de los filamentos de actina y los microtúbulos, que distribuyen los cromosomas y otros componentes celulares entre las dos células hijas en fase de segregación. Las células animales y vegetales realizan muchos otros movimientos para adquirir una forma determinada o para conservar su compleja estructura interna. 

Muchas celulas animales, vegetales y de protistas poseen cilios y flagelos. En la base de todos ellos existe una estructura semejante al centriolo. Este orgánulo se ha encontrado hasta ahora en las células animales y en algunos vegetales inferiores. Al microscopio electrónico, el centriolo aparece como un cilindro de unas 150 milimicras de diámetro. La porción periférica es más densa a los electrones que la porción central, que tiene escasa densidad electrónica. La porción periférica contiene pequeños cilindros de un diámetro que oscila entre las 15 y las 20 milimicras, orientados paralelamente al eje del cilindro mayor. Existen nueve grupos de túbulos, cada uno de los cuales tiene tres subunidades cilíndricas. La posición del centriolo suele ser fija para cada tipo de células. Se ha observado que de un centrilo pueden surgir centrilos hijos. Éstos parecen originarse como brotes en ángulo recto y forman, junto con el centriolo materno, una estructura denominada diplosoma, que participa en la formación del huso acromático que se desarrolla durante la mitosis.

Conceptos.
    El citoesqueleto es una estructura proteica que permite soportar la membrana plasmática, la formación de estructuras como los lamelipodios, el movimiento de vesículas y otros elementos intracelulares. 

     La polimerización controlada de actina y tubulina es responsable de la movilidad de las células eucariotas y de la forma de éstas. 

     El movimiento de las células eucariotas es el resultado de la acción coordinada de formación de extensiones, adherencias y retracciones de la membrana, en donde la red de actina y las interacciones entre estas y los motores moleculares juegan un papel fundamental.
     Los microtúbulos controlan la distribución espacial de estas actividades, creando una polarización de la célula que determina la dirección del movimiento. 

    En el citoesqueleto se pueden encontrar tres tipos de fibras citosólicas de polímeros ordenados a partir de monómeros unidos por enlaces no covalentes: los microfilamentos con un diámetro de 7 a 9 nm, los filamentos intermedios de 10 nm de diámetro y los microtúbulos de 24 nm. Una característica del movimiento de todas las células es la polaridad, esto es, unas estructuras siempre están al frente de la célula (lamelipodio) y otras en la parte de atrás. La maquinaria que permite la migración celular está formada por el citoesqueleto de actina, que tienen un tamaño superior y variable a cualquier organelo celular. Por su capacidad de ensamblarse y desensamblarse puede cambiar fácilmente la forma de la célula.

La actina es la proteína intracelular mas abundante en eucariotes. Puede llegar a representar hasta el 10% del peso total de proteína. Pesa alrededor de 43 kD y está conservada evolutivamente. Algunos organismos tienen un solo gen (levaduras) mientras que otros tienen múltiples genes. Por ejemplo en humanos existen 6 genes diferentes y en algunas plantas puede haber hasta 60. Existe como un monómero globular llamado G-actina y como polímero filamentoso, F-actina. Cada molécula de actina tiene un ión de Mg⁺² que forma complejo bien con ATP o con ADP, existiendo por lo tanto cuatro formas diferentes de actina. El plegamiento de la proteína permite la formación de dos lóbulos con una hendidura en la mitad que permite la unión del ATP y el Mg⁺², y un cambio de conformación.

• Porque es importante del cambio conformacional de la actina y como afecta su funcionalidad?.
• Como funciona la actina en la contracción muscular, en la citocinesis, como soporte mecánico, en unión con proteínas membrana y en locomoción?

La actina presenta principalmente dos arreglos dentro de la célula: uno en forma de ramillete y otro en red de filamentos entrecruzados. El primero se presenta principalmente hacia la periferia de la célula y forma unas protrusiones por el alineamiento de fibras paralelas y son la base de la formación de microvellocidades y filopodios. Las redes entrecruzadas pueden ser de dos tipos, las cercanas a la membrana que le sirven de soporte y es bidimensional, y las que ocupan todo el citosol que tienen un carácter tridimensional y que le dan características de gel.  Las fibras se mantienen juntas por proteínas que permiten el entrecruzamiento y en la zona cortical por anclaje a proteínas de membrana.

• La miosina, que es la principal proteína responsable de la contracción muscular, se combina con la actina, y ambas actúan en la acción contráctil del músculo esquelético y en distintos tipos de movimiento celular. ¿Como interactua el ATP con la miosina?

3.10.3. Microtúbulos y proteínas motoras
      
Los microtúbulos son polímeros de la proteína tubulina, un heterodímero de a y b tubulina de unos 55 kD, de secuencias igualmente muy conservadas. Estas proteínas guardan una homología grande con la proteína bacteriana FtsZ que juega un papel importante en la división celular.
     
Las proteínas globulares pueden también agruparse en diminutos túbulos huecos que actúan como entramado estructural de las células y, al mismo tiempo, transportan sustancias de una parte de la célula a otra. Cada uno de estos microtúbulos está formado por dos tipos de moléculas proteicas casi esféricas que se disponen por parejas y se unen en el extremo creciente del microtúbulo y aumentan su longitud en función de las necesidades. Los microtúbulos constituyen también la estructura interna de los cilios y flagelos, apéndices de la membrana de los que se sirven algunos microorganismos para moverse.      Los microtúbulos son responsables del movimiento de cilios y flagelos y del movimiento de vesículas intracelularmente. Esto es el resultado de la polimerización y despolimerización de microtúbulos y de la acción de proteínas motoras. En algunos casos los movimientos celulares son debidos a ambos mecanismos (por ejemplo, la separación de cromosomas durante la meiosis).
 Varios de los movimientos celulares dependen de la interacción entre filamentos de actina y la proteína motora miosina, una APTasa que se mueve a lo largo de los filamentos de actina y acopla la hidrólisis del ATP a cambios conformacionales. Los análisis genómicos muestran que existen varios genes altamente conservados, especialmente, en la región responsable del “motor”.

• ¿Cuales son los mecanismos por los cuales las proteínas que unen actina regulan la contracción de los músculos liso y esquelético?.
• ¿Como funcionan los microtubulos en el transporte intracelular de organelos, en el huso mitótico y en la locomoción de flagelados?. ¿Cual es la función de los centros organizadores de microtúbulos  (COM)?.

     Las proteínas microtubulares asociadas (MAPs) estabilizan a los microtúbulos y a estos con los organelos y membrana. Las proteínas motoras o ATPasas asociadas a microtúbulos (un subtipo de MAPs) movilizan organelos y otros elementos sobre los microtúbulos.
 *  Quinesinas
 *  Dineínas citoplasmáticas
 *  Dineína ciliar / flagelar
 *  Dinamina

Como interactua el ATP con las quinesinas y el papel de estas en el transporte de organelos?. 

Que muestra esta fotografìa? Que tipo de proteínas estarian involucradas?

 Filamentos intermedios 

         Proteínas fuertes, estables y poco solubles. Diámetro de aprox. 10 nm. Compuestas por proteínas fibrosas que se combinan en dímeros helicoidales, que se asocian para formar tetrámeros alargados (protofibrillas). Cuatro protofibrillas conforman un filamento intermedio. Son apolares y tienen como funciones mantener la fuerza de tensión celular  (principal) y como soporte mecánico.

Clasificación de las proteínas de los filamentos intermedios:

• Tipo I:  Queratinas ácidas Epitelio
• Tipo II:  Queratinas básicas Epitelio
• Tipo III:  Vimentina  Mesenquima
• Desmina  Músculo
• Periferina  Neuronas
• Tipo IV:  NF (L,M,H)  Neuronas
•  Internexina  S. Nervioso en formación.
• Tipo V:  Lamininas A,B,C Núcleo todas las células.
• Tipo VI

     La mayoría de células adultas posee un solo tipo de filamentos intermedios citoplasmáticos. El patrón de distribución celular de los filamentos intermedios puede ayudar al diagnóstico oncológico. Las Proteínas Asociadas a los Filamentos Intermedios (IFAPs) forman una red con los filamentos intermedios, organelos y la membrana plasmática.  Algunas IFAP también interaccionan con los microtúbulos.

Adhesiones intercelulares. 

     Se producen antes de que pueda ser organizada una unión de anclaje. Indispensables para el desarrollo de tejidos en los que participa la migración celular.

Se requiere:

1. Un mecanismo que dirija las células hasta su destino final (quimiotaxis)
2. Extendido de moléculas adhesivas en la matriz extracelular o sobre la superficie de determinadas células guiando las células migradoras (orientación de vía).

     Cuando la célula migratoria alcanza su destino, puede reconocer otros tipos celulares apropiados y asociarse formando tejidos, necesitandose mecanismos de adhesión celular.

Cadherinas 

 Son las principales moléculas de adhesión. Son glucoproteinas con un solo dominio transmembrana, con 700-750 aa. Plegada en 5 dominios c/u 100 aa. 4 de estos dominios  contiene lugares de unión al Ca+2. Correlacionada con los principales procesos morfogenicos en la segregación tisular. Cadherina E, se concentra en las bandas de adhesión en tej. Epiteliales. Cadherinas E, N, P. Conectan los filamentos de actina de los citoesqueletos de las células adyacentes, manteniendolas unidas. Tienen una unión omofilica. Un dominio citoplasmatico interactua con la actina por medio de unión con proteínas intracelular = catenina indispensable para la adhesión.

Selectinas (lectinas) 

 Familia de proteínas de unión a carbohidratos de la superficie celular. Actúan en las adhesiones intercelulares transitorias en las  circulación sanguínea. Contienen un gran dominio de lectina que en presencia de Ca+2 se une a un oligosacarido especifíco de otra célula.
•Selectina E, C = Endoteliales
•Selectina P = Plaquetas
•Selectina L = Leucocitos.

 Adhesiones independientes de Ca⁺². 

     Mediado principalmente por las proteínas pertenecientes a la superfamilia de las inmunoglobulinas. N-CAM. Se unen por interacción homofílica. Algunas heterofílicas  ICAM, se expresan  en células  endoteliales y se unen a  integrinas  en la superficie de los globulos blancos. Existe por lo menos 20 formas de N-CAM todas tienen un gran dominio extracelular plegada en 5 dominios. Dominios intracelulares tienen tamaño  variable. Algunas N-CAM contienen gran cantidad de ácido siálico, esta carga (-), impide la adhesión celular.

 Integrinas 

 Principales receptores utilizados para unirse a la matriz. Union heterofilica. Constituida por dos subunidades (a y b) proteicas transmembrana unidas no covalentemente. Se unen a la matriz con moléculas de fibronectina o laminina. Median interacciones bidireccionales entre la matriz y el citoesqueleto Actuan como transductor de señal. Pueden activar cascadas de señalización intracelular ej. Vía de fosfolipidos de inositol.

 Uniones celulares 

     Las  células que están en contacto estrecho entres sí suelen desarrollar uniones intercelulares especializadas, en las que participan las membranas plasmáticas y otros componentes. Estas estructuras permiten que las células adyacentes formen conexiones estrechas unas con otras o tengan comunicación rápida. En los animales hay tres tipos frecuentes de estos contactos intercelulares: desmosomas, uniones estancas y uniones de hendidura (nexos), y en plantas, los plasmodesmas. Las regiones de las membranas plasmaticas que interaccionan con el citoplasma subyacente y/o el espacio intercelular se pueden clasificar funcionalmente en:

   Uniones de oclusión o uniones de estanca (tigh junction) 

     Juegan un importante doble papel en el mantenimiento de la función de barrera selectiva. Ej. Epitelio Intestinal. Actúan como barreras contra la libre difusión de las proteínas de membrana. Constituyen un sistema de sellado entre las células vecinas, de tal manera que moléculas hidrosolubles no se pueden difundir entre las células. La estructura molecular de las uniones estancas. No es conocida; la criofractura revela que están compuestas por una red filiforme que rodea la zona apical. Estos compuestos filiformes están compuestos por largas hileras de proteínas transmembranales especificas, situadas en cada uno de las membranas plasmaticas implicadas uniendose directamente y ocluyendo el espacio intercelular.
 En el MET; las uniones se resuelven en una serie de conexiones puntuales entre las hemimembranas externas de las dos células adyacentes.
        Son áreas de conexiones intimas entre las membranas de células adyacentes, a tal punto que el espacio intercelular  que rodea a las células queda sellado, evitando de este modo el paso de líquido  hacia dicho espacio y desde éste hacia la luz apical. Estas uniones están situadas justamente por debajo del borde apical de la célula.  Si se colocan en la luz de la cavidad epitelial trazadores opacos, como la ferritina, éstos no penetran en el espacio intercelular sino que son detenidos a nivel de las uniones estrecha. Las micrografías electrónicas de estas uniones muestran que en las región donde están presentes las membranas de las dos células hay un contacto directo de una con otra, mediante proteínas que las enlazan.
        El empleo de los métodos de congelación-fractura permitió estudiar la organización tridimensional de las uniones estrechas. Estas aparecen como una red de elevaciones sobre la mitad citoplásmatica de  la membrana externa, con surcos  complementarios en la mitad externa. El relieve está formado por partículas, posiblemente de proteína, de 3 a 4 nm de diámetro. La conexión está constituida por una doble hilera de estas partículas, una de cada célula. Aunque no se conoce la estructura molecular de estas uniones, es posible que las partículas proteicas de las dos células formen enlaces extremadamente compactos entre sí, fundiendo prácticamente la dos membranas plasmáticas y creando un cierre impenetrable. El tratamiento del epitelio con la proteasa tripsina destruye las uniones estancas, demostrando que las proteínas son un componente estructural esencial.
         Otra  posibilidad es que las partículas intramembranosas en las uniones estancas sean micelas lipídicas, no proteínas, y que las zonas que sellan el espacio entre las dos células estén constituidas por una larga micela lipídica cilíndrica. Las proteínas podrían ser componentes estructurales esenciales de las conexiones, pero las micelas lipídicas formarían el verdadero cierre.
        Las uniones estrechas son muy abundantes en epitelios como el del túbulo colector del riñón, en que el transporte de agua e iones se efectúa predominantemente a través de las membranas apicales y basales y tiene alta resistencia eléctrica. En otros epitelios, que tienen baja resistencia y menos uniones estrechas ( por ejemplo, el de la vesícula biliar), el transporte es principalmente paracelular (es decir, entre las células)
        Se debe resaltar que una única zona de contacto no crea un cierre perfecto. El número de estas estructuras en tejidos distintos es más o menos proporcional a las diferencias en la composición de los fluidos a los dos lados del epitelio. Por ejemplo, la función de las células epiteliales en el túbulo proximal del riñón es absorber glucosa, ciertas sales y aminoácidos del filtrado que dará lugar a la orina y devolverlos al flujo sanguíneo. Las concentraciones de sal y nutrientes a cada lado de esta capa celular no son  muy diferentes. En consecuencia, la unión estanca está formada sólo pro una o dos zonas de contacto. Como contraste, las células del ácino pancreátcico están conectadas pro tres o cuatro zonas y las del epitelio del intestino delgado pro seis o más.

Uniones de anclaje 

 Ampliamente distribuidas en los tejidos animales. Se constituyen como unidades estructurales resistentes, conectando los   elementos citoesqueleticos de una célula a los esqueletos de sus vecinas o a la matriz extracelular. Abundantes en los tejidos sometidos a tensiones mecánicas ej.  Músculo Cardiaco, Epidermis. Compuesta por dos clases de proteínas.

1. Proteínas de adhesión intracelular (forman una placa en la cara citoplasma conectan el complejo de unión a filamentos de actina o intermedios)
2. Glucoproteinas transmembranales de unión. Dominios citoplasmaticos se unen a una o mas proteínas de  adhesión y los dominios extracelulares interaccionan con la matriz o con otras glucoproteinas transmembranales.

Retículo endoplasmático.