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

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1 Citoplasma Representa la masa celular de la célula. Mezcla de macromoléculas y moléculas pequeñas. Contiene 70% de agua y de 15-20% de proteínas por peso. Citosol: metabolismo Citoesqueleto: sostén y movimiento celular

2 CITOSOL: fracción soluble del citoplasma CITOESQUELETO: fracción organizada en filamentos y microtúbulos

3 Hialoplasma

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5 El hialoplasma también se denomina citosol o citoplasma findamental (citoplasma). El hialoplasma es un gel casi líquido que contiene en disolución o suspensión sustancias tales como enzimas e inclusiones citoplasmáticas. Puede relacionarse con el nucleoplasma a través de los poros nucleares. El citosol interviene en la modificación de la viscosidad, en el movimiento intracelular, en el movimiento ameboide, en la formación del huso mitótico y en la división celular. También actúa como tampón, equilibrando el pH celular y contiene todos los orgánulos. Hialoplasma

6 Las enzimas que contiene constituyen aproximadamente el 20% de las proteínas totales de la célula. Entre estos enzimas están los que intervienen en la biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y ácidos grasos, en la activación de aminoácidos para síntesis proteica, en las modificaciones en proteínas recién sintetizadas, en la glucogénesis, en la glucogenólisis, en la glucólisis anaerobia y en múltiples reacciones en las que intervienen el ARN t y el ATP, GTP, AMP cíclico y otros nucleótidos. Hialoplasma

7 Inclusiones en células animales 1.- Glucógeno: polisacárido de reserva en células animales. Aparece como gránulos. 2.- Lípidos: se acumulan como triglicéridos de ácidos grasos y aparecen como gotas de tamaños variables. 3.- Proteínas: en general aparecen bajo formas cristalizadas. 4.- Pigmentos: son substancias que dan color natural al tejido: a.- Pigmentos endógenos: como por ejemplo la hemoglobina, melanina b.-Pigmentos exógenos: originados fuera del organismo. Como por ejemplo carotenoides y minerales. Hialoplasma

8 Citoplasma y citoesqueleto Citoesqueleto

9 Funciones del citoesqueleto Durante el desarrollo embrionario los órganos se forman por migración de células simples o grupos de células de partes distantes del embrión En el organismo adulto se da el movimiento de células simples en respuesta a un agente extraño (infección) o la migración celular descontrolada (cáncer) Motilidad: uno de los logros mas importantes de la evolución Forma celular:

10 La contracción de las células musculares La elongación de los axones nerviosos La formación de caveolas en la superficie celular La citocinesis durante la división celular. Movimientos que ocurren en el citoplasma: La ciclosis Transporte de vesículas Motilidad:

11 CITOESQUELETO: actina, filamentos intermedios y microtúbulos

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

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19 Microfilamentos: Estructura - – + – +

20 Microfilamentos: Recambio molecular in vitro

21 Treadmilling

22 Microfilamentos: Recambio molecular in vivo

23 MICROTUBULOS Responsables de varios movimientos celulares: Cilios y flagelos Transporte de vesículas en el citoplasma Movimientos amiboideos Movimientos anafásicos

24 Estructura de los microtúbulos

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27 ESTRUCTURA DE CILIOS Y FLAGELOS

28 MOVIMIENTO DE CILIOS Y FLAGELOS

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31 Axonema

32 PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS: ESTRUCTURA DE DINEINAS Y KINESINAS

33 LAS PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS Y LA DISTRIBUCION DE ORGANELOS RETICULO ENDOPLASMICO GOLGI MICROTUBULOS GOLGI MBoC Alberts 3 rd Edition

34 Azul: Microtúbulos Rojo: Mitocondrias Verde: Núcleo Verde: Microfilamentos Rojo: Mitocondrias Azul: Núcleo MICROFILAMENTOS, MICROTUBULOS Y LA DISTRIBUCION DE ORGANELOS

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37 MICROTUBULOS -ESTRUCTURA, ENSAMBLADO E INESTABILIDAD DINAMICA: Se forman por polimerización reversible de dímeros de tubulina ( ). Pueden sufrir continuos ciclos de ensamblado y desensamblado como resultado de la hidrólisis de GTP tras la polimerización (inestabilidad dinámica). -Los microtúbulos se extienden desde el centro organizador de microtúbulos (centrosoma), situado en el centro de la célula. En células animales éste contiene un par de centríolos rodeados de material pericentriolar, en el que se inicia el crecimiento de los microtúbulos (extremo -).

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40 Movimiento anafásico

41 - Dos familias principales. Las KINESINAS, que se mueven hacia el extremo +, y las DINEINAS, hacia el extremo -. Intervienen en el transporte vesicular, de orgánulos y en la separación de cromosomas en la anafase. - CILIOS Y FLAGELOS: Son extensiones permamentes de la membrana plasmática edificadas a partir de microtúbulos. Su movimiento resulta de el deslizamiento de microtúbulos adyacentes, impulsado por la acción de dineínas. PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS

42 PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS: DINEINAS Y KINESINAS

43 Mecanismos que permiten el movimiento en el citoplasma

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45 Desplazamiento en melanóforos

46 MICROTUBULOS - Durante la mitosis, los microtubulos se reorganizan y forman el huso mitótico, responsable de la separación de los cromosomas. - Estabilización de los microtubulos y POLARIDAD CELULAR: Los microtubulos se pueden estabilizar selectivamente por union a proteínas, lo cual determina la forma y polaridad de la célula (ej. axones).

47 Filamentos de Actina

48 Proteínas asociadas a filamentos de actina

49 CITOCINESIS Anillo contractil (Actina y miosina II )

50 Miosina no muscular

51 Desplazamiento en fibroblastos

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55 Cell crawling

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57 Microfilamentos: Haces y redes de actina Haces contráctiles Redes Haces paralelos

58 Haces y redes de actina Filamina (280 kd) Fimbrina (68 kd) -actinina (102 kd) 40 nm 14 nm

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61 Distribución de los elementos del citoesqueleto

62 Redes de actina: Unión a la membrana plasmática Dominio de unión a actina Cadena Dominio de unión a Ca 2+ Espectrina (240kd y 220 kd)

63 Distrofina

64 Cateninas Cadherina Microfilamentos Membrana plasmática Haces de actina: Unión a la membrana plasmática

65 -actinina Filamento de actina Vinculina Talina Matriz extracelular Membrana plasmática Integrina Haces de actina: Unión a la membrana plasmática

66 MICROVELLOSIDADES

67 Haces y redes de actina: Protusiones temporales

68 ESTRUCTURA Y ORGANIZACION DE LOS MICROFILAMENTOS - Ensamblado y desensamblado de los microfilamentos: Los microfilamentos se forman por polimerización (cabeza-cola) de actina G formando una hélice de doble cadena. Diversas proteínas que interaccionan con la actina regulan el ensamblado y desensamblado de microfilamentos en la célula. - Organización de los microfilamentos: En las células, los filamentos de actina son entrecruzados por proteínas de unión a actina formando haces o redes 3D.

69 ESTRUCTURA Y ORGANIZACION DE LOS MICROFILAMENTOS - Asociación de microfilamentos los con la membrana plasmática: Esta membrana esta recubierta en su parte interna por una red de filamentos de actina y otras proteínas del citoesqueleto que determinan la forma de la célula. Los haces de actina se unen a la membrana en regiones de contacto intercelular o de adhesión a sustratos. - Protuberancias de la membrana plasmática: Los microfilamentos soportan las protuberancias permamentes (ej. microvilli) o transitorias (ej., en fagocitosis, gemación, locomoción).

70 LA MIOSINA II EN LA CONTRACCION MUSCULAR

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72 ACTINA, miosina y movimiento celular -CONTRACCION MUSCULAR: En las células musculares, la Miosina II es una proteína motora que utiliza ATP para generar fuerzas mecánicas y movimiento. La contracción muscular resulta del deslizamiento en direcciones opuestas de los microfilamentos y filamentos de miosina. - ENSAMBLADOS CONTRACTILES DE ACTINA Y MIOSINA II EN CELULAS NO MUSCULARES: Son responsables de diversos movimientos celulares (ej, citocinesis).

73 ACTINA, miosina y movimiento celular -MIOSINAS NO CONVENCIONALES: No actúan en procesos de contracción. Sirven para transportar vesículas de membrana u orgánulos a lo largo de microfilamentos y generar corrientes citoplasmáticas (ej., miosina I, miosina V). - "GATEO CELULAR" (cell crawling): Proceso complejo en el que se forman extensiones de la membrana plasmática mediante polimerización de microfilamentos en el borde de avance de la célula. Estas extensiones se unen después al sustrato y el borde posterior se retrae sobre el cuerpo celular. En ambos procesos parecen estar implicados motores tipo miosina.

74 CARACTERISTICAS COMUNES A MICROFILAMENTOS Y MICROTUBULOS 1) Tanto los microfilamentos como los microtúbulos están constituidos por proteínas globulares con actividad NTPasa (ATPasa y GTPasa, respectivamente). 2) En ambos casos, ~ 50% de la proteína constituyente se encuentra en forma soluble y el 50% en forma de filamentos. 3) Forman estructuras MUY DINAMICAS, con un intercambio rápido de subunidades entre el "pool" soluble y el insoluble (filamentoso).

75 CARACTERISTICAS COMUNES A MICROFILAMENTOS Y MICROTUBULOS 4) Tanto los microfilamentos como los microtúbulos son estructuras "polarizadas (extremos distintos). 5) Las estructuras formadas por microtúbulos y/ó microfilamentos, poseen las capacidades de transportar y generar fuerzas, por lo que es justo referirse a ellos como "Citomusculatura".

76 FILAMENTOS INTERMEDIOS

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

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

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

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

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

82 Uniones intercelulares

83 FILAMENTOS INTERMEDIOS - COMPOSICION: Son polímeros de más de 50 proteínas diferentes y característicos de tipos celulares. Parecen proporcionar soporte mecánico a células y tejidos y no están implicados en el movimiento celular. - ENSAMBLADO: Los filamentos intermedios se forman a partir de dímeros de 2 polipéptidos que forman un helicoide enrollado. Estos se agrupan a su vez en tetrámeros antiparalelos y en protofilamentos. La agrupación de 8 protofilamentos forma un filamento intermedio de 10 nm, con una estructura similar a la de una cuerda. -

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

85 Distrofias musculares: Duchene Becker

86 Video

87 Está formado por una red compleja de filamentos de proteínas. - Proporciona un marco estructural a la célula, funcionando como un andamiaje molecular que determina el tamaño y forma de la célula, así como la organización general del citoplasma. Es, en general, una estructura dinámica que regula los movimientos celulares y la distribución y movimientos de los orgánulos y otras estructuras citoplasmáticas. Compuesto por tres tipos principales de filamentos protéicos: Filamentos de actina (microfilamentos) 7 nm Filamentos Intermedios 10 nm Microtúbulos 25 nm se unen a la membrana plasmática, a los organelos y entre sí mediante proteínas adaptadoras. Resumen


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