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¿QUÉ ES VIDA?
¿Qué es lo que queremos decir cuando hablamos de la “evolución de la vida” o “la vida en otros
planetas” o “cuándo comenzó la vida”? En realidad, no hay una definición simple acerca de qué es la
vida. La vida no existe en lo abstracto. No hay vida, sino seres vivos Mas aun, no hay una manera
sencilla y única de trazar una línea demarcatoria entre lo vivo y lo no vivo.
A lo largo de la historia siempre se ha discutido qué significa “estar vivo”. Hasta hace unos 200 años,
muchos biólogos prominentes creían que los sistemas vivos son esencialmente diferentes de los
sistemas no vivos, y que los primeros contienen dentro de sí un “espíritu vital” que los capacita para
desempeñar actividades que no pueden ser llevadas a cabo fuera de un organismo vivo. Este concepto
se conoce como “vitalismo”, y a quienes lo proponían, como vitalistas.
En el siglo XVII, los vitalistas tuvieron oposición por parte de un grupo conocido como “mecanicistas”.
Este grupo consideraba a la vida como algo muy especial, pero no fundamentalmente distinto de los
sistemas del mundo inanimado. El filósofo francés René Descartes (1596-1650) fue un defensor de este
punto de vista. Los mecanicistas comenzaron mostrando que el cuerpo trabaja esencialmente de la
misma manera que una máquina; los brazos y las piernas se mueven como palancas, el corazón como
una bomba, los pulmones como fuelles, etc. Estos modelos mecánicos simples eran de gran utilidad para
la comprensión del funcionamiento del cuerpo animal.
En el siglo XIX, el debate se centro en si la química de los organismos vivos está gobernada o no por
los mismos principios que la química realizada en el laboratorio. Los vitalistas sostenían que las
operaciones químicas llevadas a cabo por los tejidos vivos no podrían desarrollarse experimentalmente
en el laboratorio, y clasificaban a las reacciones químicas en “químicas” y “vitales”. Sus opositores,
conocidos también como “reduccionistas” (dado que creían que las operaciones complejas de los
sistemas vivos podían reducirse a otras más simples y fácilmente comprensibles) lograron una victoria
parcial cuando Wohler 81800-1882) convirtió una sustancia inorgánica, el cianato de amonio, en una
sustancia presente en los seres vivos, la urea.

Entre los numerosos interrogantes que los científicos y pensadores se plantearon a lo largo de
los siglos acerca de "la vida", la pregunta sobre el origen de los organismos que los rodeaban
tuvo un papel central. Ante la ausencia de un mecanismo claro que explicara la permanente
aparición de nuevos animales, muchos se volcaron hacia la llamada idea de la generación
espontánea.

Desde épocas muy antiguas, varias culturas creían que los seres vivos simples, tales como los
gusanos, los insectos, las ranas y las salamandras podían originarse espontáneamente en el
polvo o en el cieno; que los roedores se desarrollaban de los granos húmedos y que los
pulgones de las plantas se condensaban a partir de una gota de rocío.

Francisco Redi hizo los primeros experimentos para demostrar la falsedad de la generación
espontánea. Logró demostrar que los gusanos que infestaban la carne eran larvas que
provenían de los huevos depositados por las moscas en la carne.
A fines del siglo XIX, el principal vitalista era Luis Pasteur, quien sostenía que los cambios que tenían
lugar cuando el jugo de fruta se transformaba en vino eran “vitales” y que podían ser llevados a cabo
solo por células vivas, las levaduras. En 1898, dos químicos alemanes mostraron que una sustancia
extraída de las levaduras podía producir fermentación fuera de la célula viva. A esta sustancia se le dio
el nombre de enzima o fermento. Así se demostró que una reacción “vital” era una reacción química, y el
asunto fue dejado de lado. En la actualidad se acepta que los seres vivos “obedecen” a las leyes de la
química y de la física, y los biólogos modernos ya no creen en un “principio vital”.
La Teoría Celular y su historia
Estos son algunos datos históricos referidos a la célula
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1608 Zacharias Jansen construye un microscopio con dos lentes convergentes.
Robert Hoocke (1665) fue el primero en utilizar el término célula refiriéndose a las cavidades
que encontró en sus estudios del corcho con el microscopio. En realidad lo que observaba eran
espacios vacíos donde estaban las células en el tejido vivo rodeadas de la pared celular la cual
se conserva a pesar de la desaparición del contenido , y por eso les puso células (celdas) . El
término actualmente se utiliza para mencionar el contenido de dichos espacios.
Leewenhoeck (1674) fue el primero en observar lo que luego se conoció como bacterias,
protozoarios y también descubrió los espermatozoides.
Brown (1831) descubre el núcleo celular
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Purkinje denomino protoplasma a la materia viva.
Schleiden (1838) Schwann (1839) enuncian la teoría celular
Los primero microscopios se construyeron a finales del siglo XVI.
El descubrimiento de la célula generalmente se acredita a Robert Hooke, microscopista inglés. La
palabra célula significa celda pequeña un espacio vacío, y fue usada primeramente en sentido biológico
hace 300 años. Usando un microscopio de su propia construcción se fijó que el corcho y otros tejidos
vegetales estaban formados por cavidades pequeñas separadas por paredes. A estas cavidades las
llamó células, sin embargo el término célula no tuvo su significado actual -como unidad elemental de los
seres vivos - hasta más de 150 años después. Una de las muchas preguntas que se hacía Hooke fue
porque los tapones de corcho eran tan adecuados para mantener el aire en una botella.
Entretanto, Antón van Leewenhoek, un holandés que se ganaba la vida vendiendo telas y botones,
ocupaba sus ratos de ocio tallando lentes y construyendo microscopios. Fue el primero en observar
células vivas, al descubrir a los protozoarios y bacterias (1670-80)
A mediados del 1800, ya había una considerable información sobre organismos, tejidos y órganos en
general, pero no se llegaba a comprender que existía una unidad en todos ellos. En 1838, muchos de
estos trabajos cristalizaron en el pensamiento del científico Mathias Schleiden, un investigador alemán
que, después de varios años de estudiar los vegetales, planteó sus hipótesis acerca de la célula, en su
obra Sobre la filogénesis.
Las palabras de Schleiden fueron: “Cada célula lleva una doble vida, una independiente, que pertenece
sólo a su propio desarrollo; la otra, como parte integrante de la planta. El proceso vital de las células
individuales representa la primera base fundamental e indispensable de la fisiología vegetal, - es decir,
del funcionamiento de los vegetales-. De esta manera pues, el pro lema consiste en saber cuál es el
origen de este pequeño organismo peculiar, la célula”
Otro investigador, Theodor Schwan, luego de estudiar varios años los tejidos animales, al enterarse de
los postulados de Schleiden sobre las células vegetales, se dio cuenta de que estos también podían ser
aplicables a las células animales. De esta forma lo expresa en su obra Investigaciones microscópicas
sobre la semejanza de estructura y crecimiento de los animales y las plantas, publicada en 1839.
Todos los seres vivos están compuestos de una o más células.
La célula es la unidad estructural de la vida
Las ideas de Schleiden y de Schwann acerca del origen de las células fueron menos profundas, ambos
concluyeron que las células podrían originarse de materiales no celulares, algo que mas tarde fue
demostrado como erróneo, y que los organismos tampoco se originan por generación espontánea. Para
1855, las ideas de que todos los seres vivos están formados por una o más células se amplía en un
campo mayor cuando el patólogo Rudholf Virchow, patólogo alemán, generaliza que todas las células
provienen de células preexistentes, "donde hay una célula, tiene que haber existido una célula anterior"
Las células sólo pueden originarse por división de una célula preexistente.
En 1861, el investigador francés, Luis Pasteur, extendería la formulación de Virchow en la siguiente:
“todos los seres vivos proceden de otro ser vivo”
- Desde la perspectiva que proporciona la teoría de la evolución de Darwin, que se publica al año
siguiente, el concepto de Virchow adquiere un significado aun mayor: hay una continuidad
inquebrantable entre las células modernas - y los organismos que las poseen - y las primeras células
primitivas de la Tierra.
1865, Mendel, 1869: Miescher, 1876: Hewing y la fecundación, 1880 : Fleming y la división celular, 1898:
Golgi 1930 microscopio electrónico.
Las reacciones químicas de los seres vivos incluyendo los procesos de obtención de energía y las
reacciones de biosíntesis tienen lugar en el interior de la célula
Todas las células guardan su información hereditaria en un mismo código químico lineal (DNA) y
transfieren dicha información de las células madres a las células hijas.
Todas las células están cubiertas por una membrana externa, llamada membrana plasmática, que las
separa de otras células y del medio circundante con el cual intercambian materia y energía. Este
intercambio esta altamente regulado y es selectivo. De esta forma la membrana plasmática debe actuar
no sólo como limite celular sino también como barrera selectiva. Por lo tanto la célula, mantiene una
composición química muy ordenada y diferente a la del entorno.
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Todas las células poseen un metabolismo o conjunto de reacciones químicas, que posibilitan el
mantenimiento de la vida. Este metabolismo para sustentarse necesita de una o más fuentes de energía.
Las células, necesitan de distintivos tipos de moléculas energéticas:
Todas las células, almacenan en forma de ADN, ácido desoxirribonucleico, a información necesaria
para controlar sus actividades (reproducción, metabolismo), y para establecer su propia estructura. El
ADN, es un polímero formado por una secuencia lineal, de monómeros, llamados nucleótidos. Esta
secuencia de nucleótidos, especifica una secuencia de aminoácidos (estructura primaria de una
proteína). La especificidad de la secuencia de aminoácidos determinada por la secuencia de bases del
ADN esta regida por el código genético. La secuencia de bases del ADN, que codifica una proteína, es
un GEN. Las proteínas, son moléculas que llevan a cabo gran parte de las funciones celulares. Muchas
proteínas son enzimas, moléculas encargadas de dirigir y regular el metabolismo celular. Las enzimas
aceleran las reacciones químicas, haciéndolas compatibles con la vida. De esta manera las enzimas,
dirigen la síntesis y degradación de todas las moléculas biológicas, incluidos lípidos, glúcidos, proteínas
y los mismos ácidos nucleicos. De esta forma, el ADN al almacenar la estructura de las enzimas y otras
proteínas reguladoras, ejerce el control del metabolismo celular.
El ADN utiliza un segundo ácido nucleico, el ARN, ácido ribonucleico, como intermediario. A partir de la
secuencia de bases del ADN, que codifica una proteína, se sintetiza una secuencia de bases de ARN.
Este proceso es llamado transcripción. EL ácido ribonucleico encargado de transportar la información,
recibe la denominación de ARN mensajero. Este ARN mensajero, porta la información necesaria para la
síntesis de proteínas, proceso llamado traducción, el cual tiene lugar en el citoplasma con la
intervención de dicho ARNm, los ribosomas y el ARNt que porta los aminoácidos.
Las células para perpetuarse necesitan reproducirse. Esto significa que la información almacenada en el
ADN debe duplicarse para poder ser transmitida a las células hijas. El ADN tiene la excepcional
característica de ser una molécula capaz de autorreplicarse, es decir de generar una copia de si misma.
Este proceso es llamado duplicación o replicación.
Dimensiones de la célula
¿Por qué son tan pequeñas las células? Las células deben captar alimento y otros materiales a través de
su membrana plasmática y deben eliminar los productos de desecho, generados en las distintas
reacciones metabólicas rápidamente antes de que estos se acumulen hasta niveles tóxicos para la
supervivencia celular. Por lo tanto, las células son pequeñas, de modo que en ellas las moléculas
recorren distancias cortas, lo que acelera las actividades celulares.
Además, a mayor superficie celular, mayor es el transporte de moléculas a través de la membrana,
siendo importante para la continuidad de los procesos metabólicos la proporción superficie celular
sobre volumen celular. Supongamos una célula de forma cúbica, cuanto más grande es, su superficie
crece proporcionalmente lado x lado, es decir a la segunda potencia de la longitud de un lado, en cambio
el volumen celular aumenta proporcionalmente a la tercera potencia. Por lo tanto, el volumen celular
aumenta más que su superficie a medida que la célula crece, determinando el límite superior al tamaño
de la célula en cuestión. Está célula sólo podrá iniciar el proceso de división celular (previa duplicación
de su ADN) o perecerá.
Por otra parte, debemos recordar que en las células el material Genético (localizado en el núcleo, en
células eucariontes), posee un área limitada de influencia sobre el citoplasma circundante, que es el que
incrementa marcadamente su tamaño durante el crecimiento celular, siendo otra limitante del tamaño
celular la relación núcleo/citoplasma.
FORMA Y TAMAÑO DE LA CÉLULA
Ley de Driesh: dice que en aquellos seres vivos de la misma especie e igual grado de desarrollo pero de
tamaño diferentes, lo que varía no es el tamaño de la célula sino el número de las mismas.
Quedando claro que el tamaño de la célula es constante, independiente del tamaño de un individuo,
queda por considerar la relación superficie volumen celular conocida como Relación de Spencer: cuando
una célula aumenta o crece en superficie el volumen de la misma aumenta el doble.
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Así, si la superficie aumenta el doble, el volumen aumenta el cuádruplo. Si el proceso de crecimiento
celular se hace continuo, se arriba a una instancia donde se alcanza un punto crítico donde la única
forma de reestablecer el equilibrio metabólico es aumentando la superficie celular lo que las células
consiguen dividiéndose, por ello como éste es uno de los factores desencadenantes de la mitosis o
división celular, es esta relación establecida por Spencer se la conoce como factor mitógeno.
Forma: varía al igual que el tamaño. La interacción de múltiples factores contribuye a la forma celular:
Información hereditaria y función: la especialización funcional conlleva una adaptación de la forma
celular a la función. Ej.: la forma alargada de las células musculares que permite el acortamiento
longitudinal, las largas prolongaciones de las neuronas que les permite contactar con células lejanas.
El medio ambiente pericelular: condiciona la forma de la célula, ejemplos: los glóbulos blancos de la
sangre, son esféricos redondeados, cuando se hallan en la circulación, en un medio líquido, y adoptan
formas mas regulares cuando migran a los tejidos.
Rigidez de la membrana celular y los derivados de ella
Viscosidad del citoplasma y conformación del citoesqueleto.
Presión de células vecinas.
COMPOSICION QUIMICA DE LOS SERES VIVOS
1-ELEMENTOS PRIMARIOS
Son los que se encuentran en mayor cantidad:
C (carbono)
H (hidrógeno)
O (oxigeno)
N (nitrógeno)
En una cantidad algo menor se encuentran también otros elementos como el calcio y el fósforo.
2-ELEMENTOS SECUNDARIOS:
Se encuentran en menor cantidad, pero en más del 1 % del peso corporal
Ejemplos: Na – K - Cl
3-OLIGOELEMENTOS: se encuentran en menos del 1 % del peso del cuerpo, pero son indispensables
para el funcionamiento de ese organismo.
Ejemplos: Cu - Zn - Co – I
Arquitectura celular
Todas las células comparten dos características esenciales. La primera es la membrana externa, la
membrana celular – o membrana plasmática- que la separa el citoplasma de la célula de su ambiente
externo (segregación). La otra es el material genético – la información hereditaria – que dirige las
actividades de la célula y le permite reproducirse y transmitir su característica a la progenie.
Existen dos tipos fundamentales de célula, las PROCARIOTAS Y LAS EUCARIOTAS. Esta distinción fue
señalada por Edourard Chatton en los años veinte, pero solamente comenzó a ser aceptada en los años
60. ¿Cuál es la diferencia?
A pesar de las semejanzas y diferencias entre las células y que todas cumplen con los postulados de la
Teoría Celular, se distinguen dos grandes tipos de células:
PROCARIOTAS (sin núcleo verdadero) y EUCARIOTAS (con núcleo).
Tabla 1.3- Principales características comunes entre células eucariotas y procariotas
1- En ambos tipos celulares el ADN es el material genético.
2- Ambos tipos celulares poseen membranas plasmáticas como límite celular.
3- Poseen ribosomas para la síntesis proteica.
4- Poseen un metabolismo básico similar
5- Ambos tipos celulares son muy diversos en formas y estructuras.
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Los procariontes son organismos unicelulares, seres vivos cuyas células no poseen núcleo, los
principales representantes son las Bacterias: son los organismos más sencillos que se encuentran en la
mayoría de los hábitats naturales. Se trata de células esféricas o alargadas, generalmente de un
diámetro de uno a 10 u. Por su parte los eucariontes son seres vivos cuyas células están dotadas de
núcleo, pueden ser unicelulares (euglenas, paramecios, amebas, etc.) de un tamaño mayor que las
bacterias (de 10 a 100 micras o más) o de organismos pluricelulares (plantas con flores, musgos,
helechos, hongos, vertebrados e invertebrados)
Además de la presencia de un núcleo delimitado por una membrana las células eucariotas poseen en su
citoplasma orgánulos como las mitocondrias. Se trata de pequeños corpúsculos donde se efectúan las
reacciones químicas de la respiración celular que conducen a la producción de energía química
necesaria para la vida de la célula. Por lo contrario nunca hay mitocondrias en los procariontes. En las
bacterias aerobias, es decir, las que utilizan el oxígeno del aire para su respiración celular, las enzimas
destinadas a ese proceso forman parte de la membrana citoplasmática.
Además en los eucariontes capaces de llevar a cabo la fotosíntesis, como plantas con flores, musgos
helechos o las algas tienen células que contienen cloroplastos donde se encuentra la clorofila y donde se
lleva a cabo la fotosíntesis. Por el contrario, los procariontes capaces de realizarla- cianobacterias- y
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otras bacterias nunca tienen cloroplastos en sus células. En éstas, las enzimas de la fotosíntesis y
pigmentos como la clorofila forman parte de la mp o se encuentran dispersos en el citoplasma.
Aún hay otras diferencias. Por ej. El material genético de los eucariontes se presenta en forma de
cromatina es decir, de una asociación compleja y precisa entre los largos filamentos de ADN y un grupo
especial de proteínas las histonas. En algún momento de la vida de una célula eucarionte, la cromatina,
es decir el material genético, en lugar de aparecer en el microscopio de forma difusa en el núcleo,
adquiere la apariencia de corpúsculos en forma de bastoncillos, los cromosomas. Las células eucariotas
tienen al menos dos cromosomas en sus núcleos y a veces muchos mas, rodeadas de una envoltura
nuclear. En los procariontes solamente hay un cromosoma constituido por una molécula de ADN circular
y nunca hay cromatina, si bien a veces se encuentran proteínas no histónicas asociadas al ADN. El
material genético ocupa una zona llamada nucleoide.
Tabla 1.5- Características del Núcleo Celular y sus Componentes
Estructura : Núcleo Celular
Descripción
Función
Núcleo
Estructura rodeada por una doble Regular la función celular.
membrana con poros. Contiene Control
del
metabolismo,
cromatina/cromosomas y nucleolo. reproducción (ciclo celular) y
diferenciación celular.
Envoltura Nuclear
Estructura
formada
por
dos Continuación del REG. Posee
unidades de membrana unidas a poros que regulan el pasaje
nivel de los poros nucleares.
entre núcleo y citoplasma
Nucleolo
Cuerpo granular en el núcleo, que Sitio de síntesis del RNA
consiste en ARN y proteínas.
ribosómico y de ensamble de
los ribosomas.
Cromatina
ADN asociado a proteínas, tanto Empaquetamiento (plegamiento)
estructurales (histonas) como a de ADN. El ADN compone los
proteínas regulatorias. La cromatina genes. Funciones regulatorias
es visible durante la interfase de la transcripción genética.
celular
Cromosomas
ADN asociado a proteínas, en Contienen los genes que son las
estado superenrrollado. Visible en unidades de información, que
forma de estructuras cilíndricas rigen las funciones y estructura
cuando la célula se divide, ya sea celular.
en mitosis o meiosis.
En el citoplasma se encuentra una gran variedad de moléculas y complejos moleculares. Pe, tanto las
procariotas como los eucariotas contienen complejos proteicos y de RNA llamados ribosomas que
desempeñan la función clave en la unión de aa durante la síntesis de proteínas.
Otra diferencia es la presencia en las células eucariotas de membranas internas que cierran
compartimientos específicos, las organelas, y los separan del resto del citoplasma. Casi todas las
organelas están rodeadas por una única membrana fosfolipídica, pero varias, entre ellas el núcleo, están
encerradas por una doble membrana. Cada tipo de organela desempeña una función específica: retículo
endoplasmático liso y rugoso, una red de membrana en las que se sintetizan lípidos y proteínas, el
aparato de Golgi, que dirige los componentes de las membranas a su destino adecuados, y los
Peroxisomas, en los que se degradan ácidos grasos y aminoácidos. Las células animales pero no las
vegetales poseen lisosomas que degradan componentes celulares desgastados y materiales extraños
incorporados por la célula. .
El citosol de las células eucariotas posee un conjunto de proteínas fibrosas que en conjunto reciben el
nombre de citoesqueleto. Tres clases de fibras lo componen: los microtúbulos, microfilamentos o
filamentos de actina y los filamentos intermedios. El citoesqueleto le imparte rigidez y resistencia, con lo
que contribuye a que ésta pueda mantener su forma. Las fibras del citoesqueleto también controlan el
movimiento de las estructuras dentro de la célula.
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Tabla 1.4- Características Diferenciales entre el Modelo Celular Procariótico y Eucariótico
Característica
Célula Procariótica
Célula Eucariótica
Núcleo
No posee envoltura nuclear
Posee envoltura nuclear
Cromosomas
Un único cromosoma circular y
desnudo
Posee uno o más cromosomas
lineales unidos a proteínas
(cromatina)
ADN extracromosómico
Puede estar presente como
plásmidos
Presente en organelas
Organelas citoplasmáticas
No posee
Mitocondrias y cloroplastos, (los
cloroplastos presentes sólo en
células vegetales)
Membrana plasmática
Contiene las enzimas de la
cadena respiratoria, también
puede poseer los pigmentos
fotosintéticos
Semipermeable, sin las funciones
de la membrana procariótica
Sistema de endomembranas
No posee
Presenta REG, REL, Golgi,
lisosomas, vacuolas y vesículas.
Pared celular
Capa rígida de peptidoglucano
(excepto micoplasmas)
No poseen pared de
peptidoglucano. Pueden poseer
una pared de celulosa o quitina
Citoesqueleto
Ausente
Presente. Formado por filamentos
proteicos.
Exocitosis y Endocitosis
Ausente
Presente
Ribosomas
70 S en el citoplasma
80 S en el retículo endoplásmico y
en el citosol
División
Fisión Binaria (amitosis)
Mitosis – Meiosis
Tamaño
0,2 a 10 um
Siempre superior a 6 um
Aparecieron hace
3000 millones de años
1000 millones de años
Las células procariontes a menudo presentan una envoltura protectora resistente, denominada pared
celular, por debajo de la cual una membrana plasmática rodea a un único compartimiento citoplasmáticoesta pared celular es de composición química diferente a la pared de células eucariotas vegetales
(celulosa)
En la naturaleza las bacterias viven en una gran variedad de nichos ecológicos, se pueden reconocer
dos grupos distintos: las Eubacteria que son las formas más habituales, y viven en el agua, en el suelo y
los organismos vivos; y las Arquibacterias, que se encuentran en ambientes tan incómodos como
ciénagas, profundidades marinas, aguas salobres y fuentes ácidas calientes
La diversidad biológica está organizada jerárquicamente
En la actualidad habitan en la Tierra tantas como 30 millones de especies de organismos. Si
retrocedemos 4.000 millones de años en el tiempo, al comienzo de la vida se cree que todos los
organismos descendieron de un único ancestro en común.
Debido a que no contamos con evidencia fósil de las primeras formas de vida, la decisión de dividir a
todos los organismos vivos en tres dominios principales se basa en evidencia molecular.
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Los organismos de los dominios Archaea y Bacteria son procariontes: células únicas que carecen de
núcleo y de otros compartimientos internos encontrados en Eucarya. Archaea y Bacteria difieren tan
fundamentalmente uno de otro en las reacciones químicas que les permiten funcionar y en los productos
que producen que se cree que se separaron en linajes evolutivos distintos muy tempranamente durante
la evolución de la vida. Los miembros del tercer dominio tienen células eucariontes que contienen núcleo
y compartimientos celulares llamados organelas. Eucarya se divide en cuatro grupos: los protistas y los
clásicos reinos Plantae, Fungi y Animalia. , Los protistas son en su mayoría organismos unicelulares. Los
restantes tres reinos, cuyos miembros son multicelulares, se cree surgieron de protistas ancestrales.
Los estudios genéticos condujeron a muchos biólogos a concluir que los tres Dominios tuvieron un
ancestro en común unicelular y que todos los actuales Archaea comparten un ancestro en común más
reciente con los Eucarya que con Bacteria.
Algunas bacterias, algunos protistas y casi todos los miembros del Reino Plantae convierten la energía
de la luz en energía química mediante la fotosíntesis. Las moléculas biológicas que producen son el
alimento primario para todos los otros organismos vivos. Los hongos, que incluyen los mohos, las
levaduras, las setas y otros, son heterótrofos. Necesitan una fuente alimenticia de moléculas ricas en
energía sintetizadas por otros organismos. Los hongos absorben las sustancias alimenticias de sus
alrededores y las degradan (digieren) dentro de sus células. Son importantes en la descomposición de
los cuerpos muertos de otros organismos.
Los miembros del reino Animal son también heterótrofos. Estos organismos ingieren su fuente de
alimento, digieren la comida fuera de las células, y luego absorben sus productos. Los animales obtienen
su materia prima y energía alimentándose de otras formas de vida.
CLASIFICACIÓN DE DE LOS REINOS DE SERES VIVOS (Whitaker 1959)
REINO
EJEMPLOS
CÉLULAS
MONERAS
bacterias
Procariontes
PROTISTAS
Protozoarios
eucariontes
FUNGI
hongos
eucariontes
PLANTAE
vegetales
eucariontes
ANIMALIA
animales
eucariontes
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Clasificación o taxonomía de los animales en orden evolutivo
a- Invertebrados
Son animales que carecen de huesos se clasifican en:
Poríferos.- Animales acuáticos, su cuerpo es cubierto por poros, viven adheridos en el fondo del mar.
Ejemplo: esponjas.
Celenterados.- Animales acuáticos en aguas dulces y marinas, viven en colonias, a cada individuo se le
llama zooide. Presentan células urticantes. Ejemplos: corales, medusas
Platelmintos.- Son gusanos planos, libres o parásitos, hermafroditas, se reproducen por medio de
huevecillos y algunas parasitan al hombre.
Nematelmintos.- Son gusanos redondos y lisos, unisexuales, su aparato digestivo es completo y abierto,
todos son parásitos. Ejemplo: lombriz intestinal, filaria, triquina.
Anélidos.- Son gusanos redondos y segmentados, a cada segmento se le llama metalero, pueden ser
acuáticos o terrosos, construyen galerías son hermafroditas con fecundación cruzada. Y se reproducen
por medio de huevo. Ejemplo: lombriz, sanguijuela.
Artrópodos. Son animales que ya presentan su cuerpo dividido en cabeza, tórax, abdomen y patas
articuladas.
Insectos.- Animales que presentan 3 pares de patas, 2 antena, 2 o 4 alas y sufren metamorfosis.
Ejemplo: mosca, mariposa.
Arácnidos.- presentan dos pedí-palpos que son estructuras para capturar a sus presas, tienen 4 pares de
patas, su cabeza está unida al tórax y viven en las regiones áridas. Ejemplo: araña, escorpión.
Crustáceos.- Su cuerpo está cubierto por una cabeza, tienen 4 pares de patas y 2 pares de antenas, se
reproducen por medio de huevos. Ejemplo: camarón, cangrejo.
Miriápodos.- Son animales de cuerpo aplanado y divididos en segmentos, presentan un par de patas en
cada segmento. Ejemplo: ciempiés,
Moluscos.- Animales acuáticos o terrestre, su cuerpo es blando, algunos tienen tentáculos. Se
reproducen por medio de huevo. Ejemplo: pulpo, caracol.
Equinodermos.- Son acuáticos y marinos, su cuerpo presenta cinco ejes, viven en el fondo del mar y
pueden adherirse a las rocas. Ejemplo: estrella de mar, erizo.
b. Vertebrados
Son animales pluricelulares que poseen columna vertebral, se clasifican en:
Peces.- Son acuáticos, su cuerpo cubierto por escamas, sus extremidades se llaman aletas, su
respiración es branquial, acrecen de párpados, presentan vejiga natatoria que permite su estabilidad.
Anfibios.- Viven en 2 medios, tienen 4 extremidades que terminan en 4 o 5 dedos cada unas, su piel está
cubierta por viscosidad, son unisexuales, ovíparos y sufren metamorfosis. Ejemplo: rana, sapo,
salamandra.
Reptiles.- Su cuerpo cubierto de escamas o caparazón, sus patas son muy cortas o carecen de ellas, por
esta razón se arrastran, su respiración es pulmonar, son ovíparos, algunos son venenosos o inyectan
ponzoña al hombre.
Aves.- Su cuerpo cubierto de plumas, sus maxilares se llaman pico, sus huesos de las alas son huecos,
sus patas están adaptadas al caminar, nadar, a la carrera. Su respiración es pulmonar y todos son
ovíparos.
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Mamíferos.- cuerpo cubierto de pelo, presentan glándulas mamarias que en las hembras producen leche
para alimentar a sus crías, es vivíparo, su respiración es pulmonar, sus extremidades: uña, pezuña,
garra; su alimentación es variada, pueden ser acuáticos y terrestres y son los seres más evolucionados.
Métodos de Estudio de la Célula
El conocimiento de la célula se desarrollo gracias a la invención de instrumentos especializados que
consiguen aumentar las imágenes y diferenciar como separados dos puntos aunque estos estén muy
cerca. Este es el concepto del llamado límite de resolución, que es la mínima distancia que separa dos
puntos para que estos se vean separados y no como uno sólo. Cuando menor el límite de resolución de
un sistema de observación, mejor será su capacidad para estudiar las estructuras. Comparemos los
límites de resolución de algunos sistemas de observación:
MICROSCOPIO
LÍMITE DE RESOLUCIÓN
___________________________________________
ÓPTICO
0,25 u
___________________________________________
ELECTRÓNICO
5 a 10 A
___________________________________________
OJO HUMANO
100 u
___________________________________________
Esto significa que, por ejemplo, el ojo humano ve dos puntos separados cuando la distancia que los
separa es mayor de 100 micrones. Si los dos puntos están separados por una distancia menor, se verán
como uno sólo. Como las células son menores de 100 u, no se ven con el ojo. Nótese que cuanto menor
es el límite de resolución, mayor es la capacidad de estudio del sistema.
Microscopio óptico y electrónico
El microscopio óptico se basa en que el objeto, que se encuentra en un portaobjetos de vidrio, es
atravesado por la luz proveniente de una lámpara o luz solar. Las imágenes se forman por que los rayos
luminosos atraviesan lentes de vidrio, que debido a las leyes de la refracción, forman una imagen que es
la que se observa directamente con el ojo.
El microscopio electrónico se basa , en cambio , en que el objeto es atravesado por una rayo de
electrones provenientes de una cañón de electrones , formado por un filamento emisor de los mismos ,
que puede ser de tungsteno , el cual es sometido a altos voltajes. El objeto debe estar en un tubo al
vacío para poder ser atravesado por los electrones, y el portaobjeto en el que se encuentra no puede ser
de vidrio, ya que este no es un material que los electrones puedan atravesar, por lo que debe ser de
otros elementos, como los que se mencionan en el cuadro. Las imágenes se forman por la acción de
bobinas electromagnéticas que modifican la trayectoria de los rayos de electrones y son proyectadas
sobre una placa fotográfica o un tubo de rayos catódicos, similar a un televisor, ya que el ojo se
destruiría si los electrones se dispararan sobre él.
MICROSCOPIO
MECANISMO
UTILIZA
AUMENTOS
COLOR
FIJACION
INCLUSION
CORTE
COLORACION
MONTAJE
ÓPTICO
dispersión de rayos de luz
Lentes de vidrio
500 a 1.500
SI
FORMOL
PARAFINA
MICROTOMO
SI
PORTAOBJETOS DE VIDRIO
ELECTRÓNICO
dispersión de electrones
bobinas electromagnéticas
30 mil a 1 millón
NO
GLUTARALDEHIDO
RESINAS
ULTRAMICROTOMO
CONTRASTANTES
GRILLAS
DE
METAL
PLASTICO
O
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MÉTODOS DE ESTUDIO:
IN VIVO: la célula permanece viva
IN SITU (VITAL): la célula se estudia sin ser sacada de su lugar
IN VITRO (SUPRAVITAL): la célula se saca de su lugar natural
POST MORTEM: se estudia la célula muerta.
TECNICA HISTOLOGICA
Es el procedimiento por el cual se realizan las preparaciones para estudiar las células con el
microscopio.
Pasos de la Técnica histológica
I. Fijación.
II. Inclusión.
III. Montaje.
IV. Coloración.
V. Montaje final.
I.Fijación:
Tiene por objeto producir la muerte de la célula y conservarla, buscando en lo posible no alterar
su morfología.
El fijador más común es el formol
II.Inclusión.
El objetivo es hacer un bloque sólido de material a estudiar.
Antes de cortar la pieza se le debe dar consistencia, para que los cortes puedan hacerse lo más
delgados que sea posible.
El material de inclusión más común es la parafina
III: CORTE
Consiste en cortar la pieza en láminas delgadas y ponerla sobre un portaobjetos. El aparato con el que
se corta se denomina micrótomo
IV. Coloración:
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Colorante es una sustancia que es capaz de darles su color a otras, ó que puede fijarse a algún
elemento permitiendo su identificación.
La coloración más común se realiza con dos colorantes = hematoxilina (azul) y eosina (rojo)
V. MONTAJE:
Se pone el preparado histológico sobre un portaobjetos y se cubre con un cubreobjetos.






BACTERIAS
Son organismos unicelulares procariontes. Miden entre 1 y 10 micrones
Son cosmopolitas, ya que se los encuentra distribuidos en todo el planeta.
Solamente en las capas superficiales del suelo existen 100.000 bacterias por centímetro cúbico. Esto
se debe a que por su gran capacidad reproductora y su fácil adaptación al medio han conseguido un
gran éxito biológico y es raro el lugar donde no se las encuentre.
Abundan en el aire, en líquidos y en el interior y exterior de los organismos animales y vegetales.
Se clasifican como organismos procariontes por su estructura celular.
Pertenecen al reino de las moneras
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS BACTERIAS
La célula bacteriana presenta los siguientes elementos
1- Membrana celular. Es similar en su estructura a la de las células eucariontes. Sin embargo, a
diferencia de ellas químicamente es distinta, ya que tiene las enzimas de la cadena respiratoria, que en
el caso de las células eucariontes, se encuentran en la membrana interna de la mitocondria.
2- Pared celular rígida situada por fuera de la membrana plasmática. La pared celular tiene función
mecánica.
3-Capsula formada por mucopolisacáridos , ubicada por fuera de la pared celular
4-Carecen de mitocondrias
5-Carecen de Retículo Endoplásmico tanto liso como granular y de aparato de Golgi
6-Los ribosomas están libres en el citoplasma y son más chicos que los de las células eucarióticas,
midiendo 250 A
7-Carecen de envoltura nuclear. El ADN por lo tanto está en el citoplasma en una región determinada
llamada ANALOGO NUCLEAR. El ADN bacteriano es una sola molécula circular de 1 mm de largo,
conteniendo los genes de la bacteria que son 2.500 aproximadamente. El ADN o cromosoma esta unido
a la membrana plasmática a nivel del mesosoma.
8-Algunas bacterias tienen flagelos, que pueden ser únicos, como en el caso del vibrión colérico que
produce el cólera, o pueden tener muchos como la bacteria causante de la fiebre tifoidea.
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9-La membrana plasmática que rodea a las bacterias está plegada en forma compleja hacia el interior,
formando pliegues llamados mesosomas, que contienen las enzimas respiratorias que se encuentran en
las crestas mitocondriales de las células eucarióticas.
Existen bacterias fotosintéticas que tienen unos corpúsculos denominados cromatóforos, formados por
tilacoides similares a los cloroplastos, conteniendo un pigmento especial, la bacterioclorofila.
Algunas bacterias tienen pequeñas moléculas de ADN en el citoplasma, independientes del cromosoma,
llamadas plásmidos o episomas. Estas moléculas de ADN tienen genes que dan a la bacteria
propiedades como la resistencia a los antibióticos. El episoma se puede transferir a otra bacteria por lo
cual le pasa la resistencia al antibiótico. Los episomas se utilizan en ingeniería genética por esa
propiedad que tienen de ser transferidos de una célula a otra.
Espora bacteriana.
Ciertas bacterias grampositivas pueden sintetizar un órgano de resistencia que les permite sobrevivir en
condiciones más desfavorables, y se transforma de nuevo en una forma vegetativa cuando las
condiciones del medio vuelven a ser favorables. Esta espora,
bien estudiada gracias a la microscopia electrónica, contiene la
información genética de la bacteria la cual está protegida
mediante dos cubiertas impermeables. Se caracteriza por su
marcado estado de deshidratación y por la considerable
reducción de actividades metabólicas, lo que contrasta con su
riqueza enzimática. La facultad de esporular está sometida a
control genético y ciertos gérmenes pueden perderla. La
germinación de las esporas es siempre espontánea. Da lugar al
nacimiento de una bacteria idéntica al germen que había
esporulado.
Las bacterias están rodeadas por dos membranas, separadas
por el espacio periplasmático, donde se encuentra una red de
proteoglicano. Algunas bacterias poseen pared celular delgada es rígida y sirve de protección mecánica- p.e. Echerichia coli, y una poco común membrana externa
(presenta unos poros formados por una proteína llamada porina por los cuales entran y salen las
moléculas. Estas bacterias no se tiñen con Gram y por consiguiente se clasifican como Gram negativas.
Otras bacterias tienen una pared celular más gruesa y carecen de membrana externa, sí se tiñen con
Gram y por lo tanto se las clasifica
como Gram +
La membrana interna - llamada
membrana plasmáticaes una
estructura lipoproteica que sirve de
barrera para los elementos presentes
en el medio circundante, tales como la
resistencia a los antibióticos.
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Las bacterias son organismos que en algunos casos producen infecciones. Existen en la clínica
fármacos que actúan sobre diferentes lugares de las bacterias, principalmente sobre los ribosomas
bacterianos y sobre su pared celular, evitando de esta forma la infección, estos fármacos reciben el
nombre de antibióticos y su mecanismo de acción es bactericida: produciendo la muerte de la bacteria o
un mecanismo bacteriostático: impidiendo la división celular o la síntesis proteica de la bacteria.
CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS DE ACUERDO A SU FORMA
1- BACILOS
2- COCOS
3- ESPIRILOS Y ESPIROQUETAS
1- BACILOS
Tienen forma de bastones, pudiendo estar aislados o formando largas cadenas, como el bacilo
del Carbunco.
Ejemplos de enfermedades transmitidas por bacilos
Tuberculosis - lepra
Difteria - tétanos
2-COCOS
Tienen forma esférica. De acuerdo a la disposición que tengan se clasifican en
____________________________________________________________
DISPOSICION
NOMBRE
EJEMPLO
ENFERMEDAD
____________________________________________________________
DE DOS
diplococo
gonococo
gonorrea
neumococo
neumonía
____________________________________________________________
FORMANDO
CADENAS
estreptococo
fiebre reumatica/escarlatina
FORMANDO
RACIMOS
estafilococo
infecciones en
piel
3- ESPIRILOS Y ESPIROQUETAS :
____________________________________________________________
COMA o
espirilos
vibrio coma
cólera
POCAS ESPIRAS
____________________________________________________________
MUCHAS
espiroqueta
treponema
sífilis
ESPIRAS
pálido
____________________________________________________________
Nutrición de las bacterias :
a- Heterótrofa:
La mayor parte son heterótrofas y deben utilizar alimento orgánico sintetizado por otros organismos, ya
que no son capaces de sintetizarlo por si mismas. La obtención de dicho alimento puede hacerse por
varios mecanismos:
1- saprofitas: viven sobre materia orgánica muerta. Tienen vida libre.
2- comensalismo
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3- simbiosis
4- parasitismo
b- Autótrofa:
Son las bacterias que pueden sintetizar su propio alimento orgánico a partir de sustancias inorgánicas.
Pueden ser:
1- fotosintéticas: son las bacterias purpureas y las sulfobacterias. Utilizan luz de tipo infrarrojo,
por lo cual pueden hacer fotosíntesis sin que exista casi, luz visible.
2- quimiosintéticas: utilizan la energía de ciertos compuestos orgánicos al oxidarse.
Las bacterias, de acuerdo a la utilización del oxigeno pueden clasificarse en:
1- Aerobias: necesitan oxigeno
2- Anaerobias: no necesitan oxigeno. Dentro de ellas existen las
a- anaerobias estrictas: no sólo no utilizan oxigeno sino que, además, cuando lo hay no
pueden vivir, el oxigeno es un veneno para ellas. Ejemplos: bacterias productoras del tétanos y la
gangrena gaseosa.
b- anaerobias facultativas: no utilizan el oxigeno, pero si hay, no les afecta y hasta
pueden aprovecharlo.
Reproducción de las bacterias:
Se reproducen por un mecanismo asexual de división celular simple o amitosis. La división de algunas
bacterias es muy rápida, ya que en 14 horas por ejemplo pueden formar 250.000 descendientes.
Sin embargo, con este tipo de reproducción, la única posibilidad de una bacteria para adquirir nueva
información seria por mutación del ADN. Existen otros mecanismos de pasaje de información genética
de una bacteria a otra, para compensar esa poca variabilidad genética de la reproducción asexual.
Consisten en el pasaje de información de una bacteria a otra de la misma generación (hermanas) ,
llamado mecanismo parasexual de transmisión genética.
Mecanismos parasexuales de transmisión genética bacteriana
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Existen tres formas de transmisión parasexual:
1- la transformación: Frederick Griffith (1928) estaba estudiando la posibilidad de desarrollar
vacunas contra Streptococcus neumoniae. En aquellos días, antes de los antibióticos, era una
enfermedad grave. Como sabía G. esta bacteria poseía formas virulentas y no virulentas o inocuas. Las
virulentas estaban encapsuladas y las no virulentas no, la presencia de la cápsula interfería con el
proceso de fagocitosis que efectúan los glóbulos blancos del hospedador. La producción de la cápsula
está determinada genéticamente. G. se preguntó ¿habían revivido? O algo había sido transferido? En
años siguientes se demostró en laboratorio que el factor transformante era el ADN. Fragmentos de ADN
de una bacteria, libre el medio, podían atravesar la m.p de otra bacteria y sustituir fragmentos homólogos
de su cromosoma, cambiando la información genética de la bacteria “aceptora”. De esta manera, si se
extrae ADN de una bacteria virulenta, con cápsula, y se lo mezcla con bacterias no virulentas, sin
cápsula, algún fragmento de ADN con los genes de la virulencia, pueden atravesar la m de la bacteria no
virulenta, insertarse en el cromosoma de ella y transformarla en virulenta.
2- la conjugación unidireccional: Es un proceso por el cual una bacteria , llamada "dadora"
transmite una réplica de su material genético a otra bacteria que lo recibe , llamada "aceptora". La
característica que confiere a las bacterias la capacidad de ser dadoras es la presencia del llamado factor
F, una molécula de ADN de 100.000 nucleótidos que se encuentra libre en el citoplasma (bacterias F+),
o integrado al cromosoma (bacterias Hfr). La bacteria que no tiene el factor F (F-) es receptora. El factor
F , cuando está suelto en el citoplasma es un plásmido o episoma.
La bacteria que tiene factor F tiene unos filamentos llamados pelos sexuales , que le permiten hacer un
puente con otra bacteria que no los tenga , por el que puede pasar ADN. Si una bacteria Hfr se une con
una F- le pasa el factor F y algo de ADN de su cromosoma , ya que está todo junto , transformando a la
bacteria en dadora y al mismo tiempo , dándole genes que pueden sustituir los de la bacteria que los
recibe , cambiando sus características genéticas.
Si una bacteria F+ se une con una F- , sólo le pasa el factor F , transformándola en dadora o F+.
Hay otros plásmidos de importancia , como los factores R , que confieren a la bacteria resistencia a
ciertos antibióticos , la cual puede pasar de una bacteria a otra que no lo tenga.
3- la transducción: es la transferencia de ADN de una célula hospedadora a otra por medio de
un virus. Durante el ciclo lítico de muchos virus, el DNA del hospedador se fragmenta, cuando estos virus
abandonan la célula algunos pueden contener fragmentos del ADN hospedador. Dado que la cantidad de
ADN que puede incorporar o empaquetarse dentro de la cubierta proteica es limitada, este virus pierde
parte de su información genética propia y aunque son capaces de infectar a nuevas células
hospedadoras no son capaces de completar el ciclo lítico sin embargo los genes que llevan pueden
incorporarse al nuevo hospedador. En caso de virus atenuados, cuando los profagos se separan del
cromosoma del hospedador para iniciar un ciclo lítico pueden llevar un fragmento del cromosoma del
hospedador.
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RICKETTSIAS : Son microorganismos causantes de enfermedades humanas , con una estructura similar
a la de las bacterias desde el punto de vista celular , pero con características que las asemejan a los
virus , ya que son parásitos intracelulares obligatorios , no se pueden reproducir si no es dentro de
células vivas. Tienen un tamaño intermedio entre bacterias y virus. Se ven con el microscopio óptico.
Ejemplos de enfermedades transmitidas por rickettsias : el tifus , que es producido por una rickettsia y
transmitido por la picadura de un piojo. La fiebre de las montanas rocosas (EEUU) es producida por una
rickettsia y transmitida por la picadura de una garrapata. Ej: el tifus es producido por una rickettsia
transmitida por el piojo, la fiebre de las montañas rocallosas (EEUU) es producida por una rickettsia
transmitida por la picadura de la garrapata.
MICOPLASMAS: Son organismos que se asemejan a las bacterias , pero de menor tamaño y sin pared
celular. El tamaño es similar al de los virus. Miden 0,1 a 0,2 micrones. Esto equivale a una masa mil
veces menor a la de una bacteria y un millón de veces menor que una célula humana. Se consideran las
formas de vida más simples que existen, ya que son del tamaño de los virus, pero son células y por lo
tanto seres vivos. Parásitos intracelulares.
ORGANIZACIÓN DE LOS SISTEMAS VIVIENTES
En el planeta donde vivimos existen numerosas formas de vida. Básicamente hay tres niveles de
complejidad de los sistemas vivientes, con grandes diferencias entre ellos
Virus, viroides y priones
Procariontes o procariotes
Eucariontes o eucariotes
Virus: nivel de agregados macromoleculares
¿Qué tienen en común, el SIDA, la rabia y el mosaico del tabaco? La respuesta es que todas estas
enfermedades son causadas por virus, que se encuentran en el umbral entre los seres vivos y la materia
inanimada, por lo que no se les considera verdadero organismos. Presentan unas pocas propiedades de
la vida, como la reproducción, pero no metabolizan y son incapaces de reproducirse fuera de una célula
huésped.
Hacia fines del siglo pasado se formulo la teoría de que cada enfermedad era producida por un germen
específico. Hasta ese momento los patólogos estaban convencidos de que para cada enfermedad sería
posible encontrar el microorganismo responsable, utilizando las siguientes técnicas: a) observación del
germen con la ayuda del microscopio, b) cultivo sobre un medio nutritivo y c) retención por filtros. Sin
embargo, en 1892, Iwanowski (o Ivanovsky?) pudo demostrar que el agente productor de la enfermedad
del mosaico de tabaco pasaba a través de los filtros para bacterias y no podía ni verse ni cultivarse.
Luego en 1898 Beijerinck, determinó que la enfermedad del mosaico del tabaco era provocada por un
nuevo agente infeccioso a los que denomino virus filtrables (virus: palabra de origen latino que significa
veneno). Los virus están ampliamente distribuidos en la naturaleza y afectan a todo tipo de organismos,
tanto del reino animal, vegetal o protista.
A lo largo del siglo XX se descubrió a los virus como causantes de enfermedades infecciosas para las
cuales no se había encontrado una bacteria, hongo o protozoario como agente responsable. Fue el
desarrollo de nuevas técnicas como los cultivos celulares, el mejoramiento en microscopía y el
advenimiento a fines del siglo XX de técnicas de Biología Molecular, que han permitido no sólo aislar e
identificar agentes virales, sino además un avance extraordinario en el conocimiento a nivel molecular en
detalle de la biología de los mismos
CARACTERISTICAS GENERALES
Las primeras características diferenciales de los virus con otros agentes fueron: el tamaño estimado por
su capacidad de atravesar filtros que retienen a las bacterias y la incapacidad para reproducirse en
medios biológicos inertes (como medios de cultivos para bacterias), requiriendo para su propagación de
animales o cultivos celulares. Hoy día se sabe que estas características no alcanzan para diferenciar a
los virus de otros agentes biológicos, ya que existen bacterias cuyo tamaño puede ser similar al de los
virus más grandes, y que otros agentes como Chlamydias y Rickettsias, también son parásitos
intracelulares obligatorios
Los virus no son seres vivos
Virión : partículas virales o virus potencialmente infecciosos.
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TAMAÑO Y FORMA
Tamaño: 30 a 300 nm.
La forma de los virus está determinada por la disposición de los capsómeros clasificándose en :
a- helicoidales: los capsómeros se disponen en hélice y el ácido nucleico se encuentra entre las
vueltas de la misma. Ejemplo: virus del mosaico del tabaco , de la gripe
b- poliédricos: la cápside tienen forma de poliedro , con frecuencia de icosaedro . Ejemplo :
virus de la polio , virus de las verrugas.
c- combinados: tienen una cabeza poliédrica y una cola helicoidal . Ejemplo : bacteriófagos (son
los virus que parasitan sólo células bacterianas).
ESTRUCTURA Como ya se mencionó anteriormente la estructura de un virus está basada en su
simplicidad, a pesar de esto existe diversidad, lo que es utilizado para la clasificación de los virus.
1- Virus desnudos: La estructura de los virus más simples está compuesta por un solo tipo de ácido
nucléico (ADN o ARN) rodeado de una cáscara proteica que se denomina cápside (del griego capsa
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que significa caja) que resulta de la reunión de subunidades proteicas codificadas por el genoma
viral que se ensamblan basados en principios geométricos y pueden determinar diferentes tipos de
simetrías (icosaédricas o helicoidal, principalmente)
Esta estructura básica de ácido nucleico y cápside recibe el nombre de nucleocápside y constituye
en los virus desnudos la partícula viral completa o virus que se diferencia del término virión el cual es
utilizado para aquellas partículas virales o virus potencialmente infecciosas.
Cuando se observa al microscopio electrónico una cápside viral, pueden observarse estructuras
morfológicas denominadas capsómeros que resultan de la unión por enlaces de las subunidades
proteicas. La forma de distribución de los capsómeros así como el número de ellos depende de cada
tipo de virus.
2- Virus envueltos: La estructura de las partículas virales del grupo de virus denominados envueltos,
está formada además de la nucleocápside por una envoltura que la rodea de origen celular ya que
los virus envueltos la obtienen en el proceso de liberación por brotamiento . En dicha envoltura se
insertan glicoproteínas de origen viral que reciben el nombre de espículas o glicoproteínas de
superficie y que tienen un importante papel de reconocimiento de receptores específicos de la
superficie celular en el paso inicial de relación con la célula huésped para la multiplicación viral.
Ácidos nucleicos:
El ácido nucleico que lleva la información genética y que constituye el genoma viral puede tener varias
formas. Como ya se mencionó, una partícula viral tiene en su estructura un solo tipo de ácido nucleico
ADN o ARN, pero la forma de estos puede ser de doble o simple cadena, segmentado o no, circular,
lineal, determinando pues, una gran diversidad, lo cual también es ampliamente utilizado en la taxonomía
viral.
Entonces :
Están compuestos por:
1- ácido nucleico: ADN o ARN, nunca los dos juntos. Puede tener una molécula simple o doble
y, en el caso del ADN , esta puede ser además , circular. Ejemplos:
Virus de ARN único : virus de la polio
Virus de ARN doble: virus de la gastroenteritis del niño
Virus de ADN único : infecciones en perros
Virus de ADN único circular: bacteriófagos
Virus de ADN doble : herpes
Virus de ADN doble circular: verrugas
MULTIPLICACION VIRAL
Una partícula viral puede encontrarse en dos estados: inactiva o activa. Para demostrar el estado
inactivo, basta incluir una suspensión de virus en un medio de cultivo y observar que son incapaces de
cumplir actividades metabólicas necesarias para su multiplicación. Se deduce de ello, que los virus
carecen como ya se mencionó anteriormente de maquinaria enzimático que les permita autoreplicarse,
aun cuando se les brinde nutrientes que serían adecuados para la propagación de las bacterias más
exigentes. Pero si una partícula viral es incorporada a células vivas sensibles, se comporta en forma
activa, y por lo tanto tomará el comando de la maquinaria enzimático de la célula huésped logrando así
su replicación. La multiplicación de los virus animales, vegetales y bacteriófagos resulta similar en sus
principios pero, cada una de ellas tiene particularidades; esto basado principalmente en las diferencias
entre las células que infectan. El desarrollo del conocimiento sobre la multiplicación de los virus animales
ha sido posible por la utilización en el laboratorio de varios sistemas de aislamiento de virus en los cuales
se puede estudiar el proceso de multiplicación viral. En un principio fueron animales y huevos
embrionados los sistemas más comúnmente usados, pero actualmente esto ha sido casi totalmente
sustituido por cultivos celulares, que ha favorecido el conocimiento de las etapas de la multiplicación
viral.
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INFECCION VIRAL
Los Bacteriófagos que infectan células
huésped, pueden establecer dos tipos de
procesos:
1- Ciclo Lítico: en este tipo de ciclo el virus
produce inmediatamente gran cantidad de
ácidos nucleicos virales y proteínas de la
cápside. Estos se ensamblan produciendo
nuevas partículas virales que son liberadas al
medio al producirse la lisis celular.
2- Ciclo Lisogénico: en este ciclo la relación
entre célula huésped y virus, puede
prolongase por periodos variables de tiempo.
El virus integra su genoma al cromosoma
bacteriano, replicándose conjuntamente el
ácido nucleico del parásito y el del huésped.
Un virus bacteriano integrado al cromosoma
se denomina profago. Por lo tanto el profago
se replica junto con el ADN bacteriano. En
determinadas circunstancias (por ejemplo
ruptura del ADN bacteriano por luz ultravioleta o agentes químicos), el profago se activa, y comienza la
producción de ácido nucleico viral y proteínas virales, produciendo luego la lisis celular. Las bacterias
que portan profagos se denominan lisogénicas. Los Bacteriófagos que pueden integrarse como profagos
y que no lisan inmediatamente a las células se denominan fagos atenuados.
Las etapas fundamentales de la infección viral son:1. Adsorción2. Penetración3. Denudación4. Latencia5. Replicación6. Maduración7. Liberación
1. Adsorción
Intervienen varios factores. Hay una atracción por fuerzas iónicas. A pH 7 los virus y las células tiene
cargas negativas de modo que es necesario la presencia de iones positivos, cumpliendo muy
eficazmente este requerimiento los iones de Magnesio. Otro factor importante en esta etapa es la
interacción de sitios específicos de la partícula viral con receptores celulares específicos. Esto determina
la especificidad de algunos virus para crecer en células de origen específico, por ejemplo, el virus de
polio sólo puede crecer en células de origen humano y de primates. Otros virus presentan estructuras
especializadas en su superficie que les permiten cumplir con esta etapa de forma muy especializada.
Estas estructuras son glicoproteínas las cuales reconocen receptores celulares específicos y se pueden
aislar hoy día esos elementos en forma de complejos virus-célula.
2. Penetración
La penetración de los virus una vez adsorbidos, puede realizarse de varias maneras
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a. Por viropexis : Es un proceso de fagocitosis, por el cual se produce una invaginación de la membrana
plasmática, de modo que el virus queda englobado en una vesícula dentro del citoplasma celular. Es el
mecanismo más común de penetración de los virus.
b. Por penetración: En algunos, la penetración acontece por un simple cruce de la membrana
plasmática, así la partícula viral queda directamente incluida en el citoplasma.
c. Por fusión: Otro tipo de penetración se da por fusión de la envoltura viral con la membrana
plasmática. También en este caso el virus es directamente incorporado al citoplasma.
1. Denudación
En esta etapa se produce la desintegración del virus, dejando libre al ácido nucléico, que comanda su
propia replicación y la de las proteínas necesarias para integrar nuevas partículas.
La forma en que un virus pierde la cápside y su envoltura, en el caso de tenerla, es característico de
cada grupo de virus.
2. Latencia
Los fenómenos descritos (adsorción, penetración y denudación) culminan con la desintegración de las
partículas, pero no siempre el proceso progresa hasta la replicación viral. Si interrumpimos el ciclo en
esta etapa llamada latencia, el ácido nucleico liberado de sus envolturas queda en la célula hasta que en
algún momento continúe el ciclo. También puede unirse al ADN de la célula, llamándose “provirus” y
permaneces ahí hasta que continúe el ciclo o incorporarse definitivamente al genoma.
Si el proceso normal continúa, comienza la replicación del ácido nucleico y síntesis de las proteínas
estructurales y no estructurales necesarias para la producción de virus.
3. Replicación del ácido nucleico
La replicación es un fenómeno muy heterogéneo por cuanto existe mucha variedad en los ácidos
nucleicos de origen viral; se recordará que hay ADN y ARN muy diferentes, de una o dos hebras,
segmentados o no, etc. En todos los casos, el genoma viral es el elemento capaz de gobernar su
autoreplicación y de trasmitir la información estructural y funcional a la progenie resultante de una
infección. No obstante, la diversidad señalada, intervienen en la replicación elementos comunes que vale
la pena destacar, tales como la formación de un ARN mensajero capaz de traducir en el ribosoma celular
las proteínas codificadas por el genoma viral. Además, sea cual sea el ácido nucleico, siempre se
diferencian dos conjuntos de genes, los precoces y los tardíos. Los primeros serían los encargados
decodificar proteínas necesarias para la copia de la molécula de ácido nucleico, y los tardíos encargados
de codificar proteínas estructurales y proteínas para el ensamblaje.
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La replicación puede producirse en el núcleo o en el citoplasma de la célula, y eso dependerá del tipo de
ácido nucleico que constituye el genoma viral. Los virus que contienen ARN se replican en el
citoplasma, mientras que aquellos que tienen ADN se replican en el núcleo.
Los virus ADN sintetizan un ARN mensajero por intermedio de una polimerasa que pasa al citoplasma
donde se producirá la síntesis proteica; de estas proteínas algunas tienen funciones estructurales y
formarán los capsómeros que al unirse constituirán la cápside. Otras proteínas tendrán funciones
enzimáticas, de polímeros, y se introducirán en el ácido nucleico promoviendo la replicación del ADN
vírico.
Los virus con ARN revisten un interés especial por la diversidad de formas de replicación que existen:
esto depende de que ARN pueda actuar como mensajero y se le denomina convencionalmente de
polaridad positiva o, por el contrario, que posea una secuencia de bases complementarias del
mensajero y se le denomina de polaridad negativa.

En los virus con ARN positivo , el ARN sintetiza proteínas que se utilizan para armar la cápside y
replicar el virus directamente

En los virus con ARN negativo, el ARN primero tiene que sintetizar ADN , por medio de una
enzima llamada transcriptasa inversa . Luego ese ADN viral sintetiza proteínas que se utilizan
para armar la cápside y replicar el virus
4. Maduración
Hay virus cuya única cubierta es la cápside, son virus desnudos, en contraposición a aquellos que
poseen envoltura por fuera de la cápside que son los virus envueltos. Es conveniente considerarlos por
separado en este punto que significa la culminación en la formación de una progenie viral.
Para los virus desnudos, el fenómeno de maduración consiste simplemente en la unión de los
capsómeros para formar la cápside y la posterior unión de esta con el genoma viral
En los virus que poseen envoltura, la maduración es más compleja ya que además de la unión del ácido
nucleico con la cápside, el virus debe rodearse de la envoltura. Luego de haberse formado la cápside, la
partícula se aproxima a la membrana plasmática, produciéndose la evaginación de la membrana con el
posterior desprendimiento del brote.
5. Liberación
Se realiza por
 Brotamiento o gemación
 autolisis celular.
El rango de los hospedadores es restringido: bacteriófago, virus animales y virus vegetales. La
especificidad de los virus está dada por receptores de superficie, por ejemplo el del HIV es la proteína
GP120 que interactúa con una proteína específica de los Linfocitos T, la CD4 que permite su entrada.
Postulado de Lwoff
"Únicamente serán considerados virus aquellos agentes infecciosos cuya partícula elemental contenga
un solo tipo de ácido nucleico". Es decir poseen ARN o ADN, pero no ambos tipos de ácidos nucleicos
funcionales a la vez. Por lo tanto los virus pueden ser ADN o ARN virus. Debido a la estructura simple de
virus, para su multiplicación dependen en forma absoluta de la célula huésped que infectan. Por lo tanto
consideraremos a los virus como parásitos intracelulares obligados.
Provirus
Anteriormente hemos explicado que los virus, infectan las células y hacen replicas de si mismos. Luego
abandonan la célula huésped y pasan a otra, recomenzando su ciclo. Pero también puede ocurrir que el
genoma viral se integre al ADN del huésped. Cuando el genoma viral se integra al genoma celular y se
replica junto con este se lo denomina PROVIRUS. Un provirus puede activarse espontáneamente o bien
expuesto a diversos estímulos, una vez activado puede inducir la producción de virus completos. Los
provirus pueden modificar la morfología celular y su metabolismo, esto puede deberse a la producción de
alguna proteína viral. Estos cambios en la estructura celular, generalmente asociados a cambios en la
membrana celular, inducidos por un provirus reciben el nombre de transformación. En algunos casos
estas células transformadas por los provirus pueden ser cancerosas.
VIRUS DE LA INMUNODEFICIENCIA HUMANA (HIV)
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23
El SIDA (síndrome de inmunodeficiencia humana), es una enfermedad infecciosa crónica producida por
el virus HIV. Esta enfermedad esta caracterizada por una deficiencia inmunológica progresiva, con la
expresión clínica de infecciones oportunistas y/o tumores.
El HIV es un retrovirus. Los retrovirus son virus
cuyo material genético es ARN. Una vez que el
virus ha penetrado en una célula, una enzima
llamada retrotranscriptasa, produce ADN a partir
del ARN viral. El ADN recién sintetizado viaja al
núcleo y se integra al ADN cromosómico. En este
punto la infección se ha hecho permanente, y la
forma integrada del virus se denomina provirus.
Por lo tanto su ciclo vital intracelular (ciclo de
infección) puede prolongarse por años. El
sistema inmune del hombre reconoce las
proteínas del HIV como antígenos y produce
anticuerpos contra ellas. Por lo tanto una persona
infectada
tendrá
circulando
en
sangre
anticuerpos contra las proteínas del HIV. En este
aspecto se basa el test de diagnóstico más
utilizado en la actualidad: el test de ELISA
(inmunoensayo ligado a enzima).
Fig. 1.13- Esquema del Virus de la Inmunideficiencia Hunama (HIV)
El virión del HIV, esta recubierto por una membrana lipídica, por lo tanto se trata de un virus envuelto. De
la membrana sobresalen glicoproteínas: la gp41 y la gp120. La membrana compuesta por lípidos y
proteínas recubre el núcleo (core) del virión, formado por las proteínas p28 y p24. En el core se
encuentran el ARN del virus y la enzima transcriptasa inversa.
Ciclo Vital Intracelular de un retrovirus
Empieza cuando un virión o partícula vírica, se une a la superficie externa de una célula susceptible.
Este primer estadio del ciclo se lo denomina adsorción. Luego el virus fusiona su envoltura lipoproteica
con la membrana celular, introduciendo en la célula su nucleocápside junto con el ARN que constituye su
dotación genética. En cada partícula viral se encuentran dos cadenas de ARN vírico. A este proceso se
lo
conoce
como
penetración.
La enzima transcriptasa
inversa es una ADN
polimerasa que primero
produce una copia de ADN
simple cadena que a
continuación se copia a si
misma obteniéndose ADN
doble cadena. Por lo tanto
este ADN doble cadena se
obtuvo a partir de ARN. La
síntesis del ADN doble
cadena ocurre junto con la
degradación
del
ARN
original. El ADN doble
cadena (provirus), emigra
hacia el núcleo y se integra
en el propio ADN celular.
La integración de este ADN
doble
cadena
en
el
cromosoma del huésped es necesaria para la síntesis de nuevas moléculas de ARN, por la ARN
polimerasa celular, ya que el virus carece completamente de la maquinaria metabólica necesaria para
realizar la transcripción y la síntesis de proteínas necesarias para la cápside y la misma transcriptasa
reversa.
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Viroides y priones
Viroides Los viroides son agentes infecciosos que poseen al igual que los virus un solo tipo de ácido
nucleico y son parásitos absolutos, pero y esta es la gran diferencia con los virus, carecen de Cápside y
envoltura. Por lo tanto los viroides están constituidos solo por una secuencia de nucleótidos, además los
viroides carecen de información para la síntesis de proteínas, en cambio los virus siempre poseen dicha
capacidad.
Son partículas infecciosas extremadamente simples constituidos por ARN circular de muy bajo peso
molecular, sin cápside protectora. Producen enfermedades hasta el momento exclusivamente en plantas.
Alteran el mecanismo de la expresión génica – son parásito intracelulares (con posibilidad de
supervivencia extracelular) Se replican en el nucleolo de la célula huésped. Se transmiten de planta a
planta a través de las heridas de superficie.
Priones. Ciertos agentes de afecciones degenerativas del sistema nervioso central del hombre han sido
clasificados como virus no convencionales, ya que no ha sido posible determinar la presencia de
estructura similar a virus en el material infectante ni el tipo de ácido nucléico de estos agentes. Son
agentes extremadamente resistentes a sustancias que inactivan los virus comunes, y algunos han
propuesto que corresponderían a viroides patógenos del hombre. Los priones han sido descriptos en los
últimos años como causantes de muchas enfermedades del sistema nervioso comentadas
anteriormente, principalmente el llamado scrapie en el ganado ovino y la encefalopatía espongiforme
bovina BSE o comúnmente conocida como síndrome de la"vaca loca".
En el hombre serían los agentes relacionados con la enfermedad de Creutzfeld-Jacob y Kuru. Estos
agentes son estructuralmente más simples que los virus aun, pues estarían formados únicamente por
proteínas. Cuando se descubrieron estos agentes, parecía que se podía producir una gran revolución en
el conocimiento de la Biología ya que la idea de que una proteína pudiera autoreplicarse estaría en
contradicción con el dogma central de que la información genética es transmitida en el sentido ácido
nucléico a proteína. El hallazgo de los priones y el avance en el conocimiento de su biología podrán
dilucidar probablemente muchas enfermedades aún sin resolver. Muchas son las investigaciones que se
realizan en estos momentos y las hipótesis propuestas para explicar la Biología y permanencia de estas
proteínas extremadamente resistentes a sustancias que inactivan los virus comunes.
Es decir carecen completamente de ácidos nucleicos. Es esta la razón por la cual fue resistida durante
mucho tiempo, la hipótesis de que las proteínas por si solas podían ser la causa de enfermedades
infecciosas. De acuerdo al dogma imperante hasta 1980, las enfermedades transmisibles (infecciosas)
necesitaban material genético, para que la infección se asentara en el huésped. Hasta ese momento
eran los virus los agentes infecciosos más pequeños conocidos, y todos ellos poseen ADN o ARN como
material genético necesario para codificar sus proteínas y dirigir la replicación viral en el huésped.
Pero ahora sabemos que las partículas proteínicas infecciosas (priones), pueden ser el sustrato de
diversas enfermedades, hereditarias o contagiosas. Este comportamiento dual tanto infeccioso como
hereditario era desconocido. Posteriormente se descubrió que los priones se multiplican por una vía
increíble y desconocida hasta ese momento: convierten proteínas normales en MOLECULAS
INFECCIOSAS, con solo alterar la estructura proteica.
Las encefalopatías espongiformes transmisibles (EET), son las enfermedades degenerativas del sistema
nervioso central que afectan a animales y seres humanos causadas por los priones. Se denominan
espongiformes ya que el cerebro adquiere un aspecto parecido al de una esponja. Las EET que sufren
los seres humanos son el Kuru (o muerte de la risa), la enfermedad de Creutzfeldt -Jakob (ECJ), el
síndrome de Gerstman-Straussler-Scheinker (GSS) y el insomnio Familiar Fatal (IFF); las EET de
animales, incluyen el scrapie (del ingles to scrape, raspar, por la tendencia de los animales infectados a
rasparse contra postes , troncos o cercas para combatir la picazón) de ovejas y cabras, la enfermedad
de agotamiento crónico de mulas y ciervos en cautiverio y la encefalitis espongiforme bovina (EEB), o
enfermedad de la vaca loca.
Las EET se caracterizan por su prolongado periodo de incubación (en el hombre puede tener un periodo
de incubación de 30 o mas años), generalmente asociadas a declives progresivos de las funciones
motoras y cognitivas (enfermedad activa), y por su evolución inevitablemente fatal. Las EET en el ser
humano generalmente aparecen en personas de edad avanzada.
Aparentemente todas las EET son causadas por el cambio en la estructura de una proteína normalmente
presente en las membranas celulares, denominada proteína priónica (PrP). La forma anormal de la PrP
se designa PrPsc (scrapie), para diferenciarla de la forma normal llamada PrP c (celular). La secuencia de
aminoácidos (estructura primaria) de la PrPc y la PrPsc es idéntica lo que varia es su conformación
(plegamiento en el espacio). De acuerdo a esta teoría la proteína alterada (PrP sc), puede unirse a la
proteína normal (PrPc) y cambiar su conformación, transformándola a su vez en una proteína alterada.
De esta forma se propagaría la enfermedad y se generarían nuevas proteínas infecciosas. De esta forma
el pasaje de la forma normal a la patológica es catalizada por el mismo prión (PrP sc), por lo tanto solo
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hace falta una pequeña cantidad de este para provocar la transformación de toda la proteína normal, ya
que se trata de un fenómeno de crecimiento exponencial.
Recientemente, se ha aceptado que los priones pueden ser transmitidos, posiblemente por comida,
inoculación directa en el cerebro, piel, músculo o estómago. Por esto la epidemia de EEB, ocurrida en
Gran Bretaña provoco un enorme interés en todo el mundo. Desafortunadamente han aparecido en ese
país una nueva variedad de la ECJ (casos en personas mucho mas jóvenes que lo usual), lo que
probaría una relación causal entre la EEB y los casos seres humanos. El gobierno británico tuvo que
admitir la posibilidad de que la aparición de estos extraños casos de la ECJ hubieran sido provocados al
ingerirse carne vacuna infectada (tejido nervioso). Al principio habíamos hablado de la dualidad de los
priones, por un lado partículas infecciosas y por el otro responsable de enfermedades hereditarias. Esto
es naturalmente confuso. Por ejemplo, ciertas enfermedades priónicas como la GSS, son hereditarias.
Esta enfermedad tiene una herencia autosomal y dominante, lo cual significa que si un padre desarrolla
la enfermedad, los hijos tienen un 50 por ciento de probabilidades de desarrollarla. La explicación a estos
hechos vino dado por el descubrimiento de mutaciones génicas puntuales en la secuencia de nucleótidos
del gen que codifica la PrP . Estos genes mutados provocan cambios en la secuencia de aminoácidos de
la proteína PrP. Estos cambios podrían incrementar la probabilidad de la transformación de la proteína
PrP mutante de una forma normal a una anormal patógena. Diferentes mutaciones en el gen provocarían
diferentes proteínas mutantes, con mayor o menor tendencia a transformarse en la forma aberrante
patógena. Esto explica también las distintas enfermedades priónicas hereditarias, la ECJ esporádica , un
15 por ciento de los casos hereditaria y la GSS autosomal dominante.
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Tabla 1.10- Principales Enfermedades causadas por Priones
Enfermedad
Síntomas típicos
Vía de Propagación
Distribución
Kuru
Pérdida de coordinación, Infección, probablemente Nueva Guinea
demencia
por canibalismo
2600 casos
ECJ
Demencia, pérdida de
coordinación
De ordinario desconocida 1 persona por millón en
(esporádica)
todo el mundo
En un 15 por ciento de los
100 familias identificadas
casos hereditaria, por
(forma heredada)
mutación del gen que
determina la proteína PrP Forma infecciosa 80
Raramente por infección casos
(por ejemplo por un
transplante u otro
tratamiento medico)
EGSS
Pérdida de coordinación, Herencia de una
demencia
mutación en gen de la
PrP
50 familias identificadas
IFF
Trastornos del Sueño,
insomnio demencia
9 familias identificadas
Herencia en una
mutación del gen de la
PrP
EL CICLO VITAL DE LAS CELULAS
La dinámica de la célula se comprende mejor si se examina el curso de su vida. Surge una nueva célula
cuando una se divide o cuando dos de ellas, como el espermatozoide y el ovocito se fusionan.
Cualquiera de los dos fenómenos inicia un programa de replicación celular que está codificado por el
ADN y es ejecutado por las proteínas. Este programa suele incluir un período de crecimiento celular
durante el cual se elaboran proteínas y se replica el ADN, seguido por la división celular, cuyo resultado
es la aparición de dos células hijas. Que una célula dada crezca y se divida es una decisión muy bien
regulada por el organismo, la cual asegura que un individuo adulto reemplace las células desgastadas o
produzca mas células en respuesta a una nueva necesidad. P.e el crecimiento de un músculo en
respuesta al ejercicio y la proliferación de eritrocitos ante la escasez de oxígeno de las grandes alturas.
Sin embargo, en una enfermedad muy importante y devastadora, el cáncer, las células del cuerpo se
multiplican aunque el cuerpo no lo necesita.
La vida de la célula comienza cuando esta se
origina y termina cuando muere o se divide para
formar células hijas. La serie de eventos que
ocurren desde que la célula nace hasta que
origina células hijas, se denomina ciclo celular.
Por lo tanto el ciclo celular puede dividirse en dos
grandes partes: la división celular y el periodo en
el cual la célula no se está dividiendo, equivocadamente llamado periodo de reposo, que se
denomina interfase.
La interfase se divide en tres periodos llamados
G1, S y G2.
El periodo G1 se extiende desde que la célula se
origina hasta que comienza la duplicación del
ADN de la misma.
El periodo S es durante el cual se produce dicha
duplicación del ADN.
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El periodo G2 es el que va desde el fin de la duplicación o síntesis de ADN hasta que la célula se divide.
S y G2 son periodos relativamente constantes en su duración.
G1, en cambio, es muy variable, pudiendo ser el único periodo en que se encuentre una célula durante
toda su vida.
La permanencia indefinida en G1 de una célula se denomina G0 .Una célula que se encuentra en G0 no
avanza en el ciclo celular , no pasa nunca al periodo S , ni al G2 , y por lo tanto no se divide . Está
"condenada" a permanecer siempre en G1.
Este es el caso de la neurona. El individuo humano nace con un número de neuronas determinado y no
pueden originarse nuevas neuronas después del período embrionario, de modo que las que mueren, ya
sea por envejecimiento o por patología, no pueden ser repuestas, y las consecuencias de esa muerte de
neuronas, ya sea parálisis u otras alteraciones, no pueden ser solucionadas en este momento de la
ciencia.
El ciclo celular está cronometrado de manera muy precisa
La mayoría de las células eucariotas vive de acuerdo con un reloj interno; o sea que progresan a través
de una secuencia de fases, llamadas en conjunto ciclo celular, en la cual se duplica el DNA durante la
fase de síntesis (S) y las copias se distribuyen en extremos opuestos de la célula durante la fase mitótica
(M) fig1-9
El ciclo celular de los procariontes es rápido y sencillo. La replicación del único cromosoma comienza en
una secuencia particular del ADN, el origen de replicación que está anclado en la membrana celular. Una
vez completada la replicación, la conjunción de la nueva membrana y pared celular forma un tabique que
finalmente divide a la célula en dos. (30 minutos) amitosis o división binaria
La mayor parte de las células eucariotas demora entre 10 y 20 horas en duplicarse.
Muchas células en animales adultos como las neuronas y las células del músculo
estriado, nunca se dividen. Han salido temporalmente del ciclo celular después de
la mitosis y han entrado en un estado de pausa o latencia llamado G0. La
mitosis es un mecanismo de los eucariontes para repartir en forma equitativa
el genoma en la división celular. Para realizar esta compleja tarea, las células
vegetales y animales construyen una máquina especializada (el aparato
mitótico) que captura los cromosomas y luego los tracciona y los empuja
hacia los polos opuestos de la célula.
REGULACION GENETICA DEL CICLO CELULAR
La semejanza de los hechos que conducen a la duplicación celular en muchos organismos
evolutivamente distintos, sugiere que el ciclo celular está bajo estricto control genético y que el programa
genético que regula el ciclo celular se ha conservado a lo largo de la evolución. La pérdida de dicho
control puede dar lugar a una división celular incontrolada, que caracteriza a las células malignas.
Requerimientos:
 Lo primero y principal para que se produzcan un par de células genéticamente idénticas es que el
ADN se replique exactamente, que los cromosomas replicados se segreguen en las dos células
hijas.
 La mayoría de las células también aumentan su masa y duplican sus orgánulos en cada ciclo celular.
De este modo durante el ciclo celular, un conjunto de procesos citoplasmáticos y nucleares tienen
que coordinarse, ¿cómo se consigue dicha coordinación?
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Sistema de control del ciclo celular
El sistema de control del ciclo celular es un dispositivo bioquímico compuesto por un conjunto de
proteínas reguladoras interactivas: las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclinas que inducen y
coordinan los procesos básicos del ciclo, como la duplicación de ADN y la división celular, a los que
denominamos procesos subordinados.
Durante un ciclo típico, el sistema de control está regulado por factores de retraso que pueden frenar el
ciclo en puntos determinados denominados puntos de control. En estos puntos, las señales de
retroalimentación que contienen información sobre los procesos subordinados pueden detener
momentáneamente el avance del ciclo, evitando el inicio del proceso siguiente antes que el precedente
haya terminado. Sobre dichos factores también actúan señales del entorno como puede ser una
hormona o un factor de crecimiento.
Una analogía que puede ayudarnos a comprender este mecanismo es comparar al sistema de control
del ciclo celular con el funcionamiento de una lavadora automática, el programador de la lavadora sólo
avanza a través de los diferentes pasos del ciclo de lavado (etapas del ciclo celular), si recibe
determinadas señales. Adentro de la lavadora hay sensores que miden el nivel de agua o jabón que
ingresan. Estos sensores envían señales que pueden provocar el retraso o la interrupción del ciclo de
lavado. De igual manera en la célula, las señales generadas en los procesos subordinados (por ej. la
síntesis de ADN) o por el entorno, detienen el ciclo.
Comenzando a partir de la citocinesis, la célula hija resulta pequeña y posee un bajo contenido de ATP
resultante del gasto experimentado en el ciclo anterior. La acumulación del ATP necesario y el
incremento de tamaño acontecen durante el intervalo (en inglés: gap) G1 de la interfase, la parte más
larga del ciclo celular. Cuando adquiere el tamaño suficiente y el ATP necesario comienza la fase S, la
célula sintetiza ADN (replicación del ADN) proceso que da como resultado final "un original y una copia"
del ADN, destinadas a las dos células que se originan del proceso. Dado que el proceso de síntesis
consume una gran cantidad de energía la célula entra nuevamente en un proceso de crecimiento y
adquisición de ATP la fase G2. La energía adquirida durante la fase G2 se utiliza para el proceso de
mitosis.
La regulación del ciclo ocurre de diferentes formas en las distintas células. Algunas de se dividen
rápidamente, otras como la mayor parte de las células nerviosas pierden la capacidad de dividirse una
vez que llegan a la madurez. Algunas, como las células hepáticas, conservan, aunque no la utilizan, su
capacidad de división. Las células del hígado se dividen si se remueve parte del hígado y su división
continúa hasta que el hígado retorna a su tamaño normal.
Factores ambientales tales como cambios en la temperatura y el pH, disminución de los niveles de
nutrientes llevan a la disminución de la velocidad de división celular. Cuando las células detienen su
división generalmente lo hacen en una fase tardía de la G1 denominado el punto R (por restricción).
La regulación del ciclo celular se efectúa por medio de factores externos, como moléculas llamadas
factores de crecimiento y nutrientes. El tamaño celular también es un factor primordial en esta
regulación.
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Durante el ciclo celular, la célula pasa al menos tres puntos de control (checkpoints):
Punto de control G1, en este punto el sistema de control de la célula pondrá en marcha
el proceso que inicia la fase S. El sistema evaluará la integridad del ADN (que no este dañado), la
presencia de nutrientes en el entorno y el tamaño celular. Aquí es donde generalmente actúan las
señales que detienen el ciclo (arresto celular) .
Punto de control G2, en él se pone en marcha el proceso que inicia la fase M. En este
punto, el sistema de control verificará que la duplicación del ADN se halla completado (que no este
dañado), si es favorable el entorno y si la célula es lo suficientemente grande para dividirse.
Punto de control de la Metafase o del Huso, verifica si los cromosomas están alineados
apropiadamente en el plano metafásico antes de entrar en anafase. Este punto protege contra pérdidas o
ganancias de cromosomas, siendo controlado por la activación del APC.
Fig. 12.7 - Puntos de Control e Ingreso de la información Reguladora al Sistema de Control del Ciclo
Celular
Los puntos de control proporcionan una manera de controlar diversas situaciones de la célula y evitar la
actividad prematura que dañaría a la célula si pasara más allá de dicho punto. Ejemplo: a medida que la
célula pasa por la fase G1 se encuentra el punto crítico probablemente más importante del ciclo: la
transición a la fase S. En circunstancias normales una vez que se pasa este punto la célula está obligada
a recorrer lo que le queda del ciclo incluida la mitosis. A medida que se acerca a S el producto Cdk de
uno de los genes cdc se asocia a una ciclina formando el complejo
Cdk2 ciclina
G1
Si la célula no cumple
con ciertas condiciones, la concentración y actividad de
este complejo deja de aumentar y se restringe la entrada
en S. Por ejemplo si la célula no hubiera crecido lo
suficiente o si el DNA estuviera dañado, el ciclo se pararía
en G1hasta que las condiciones se solventasen, bien por
crecimiento posterior, bien por reparación del DNA.
Una segunda transición importante es el punto de control
en G2, se encuentra cuando la célula ha terminado de
replicar su DNA y se prepara para entrar en M. La misma
molécula de Cdk (en levaduras) producto del gen cdc se
asocia a otra ciclina, la ciclina B o ciclina mitótica formando
el FPM (factor promotor de la maduración). La célula
progresa hasta M solo si la concentración de este complejo
aumenta, caso contrario se detienen. El FPM estimula la
condensación de la cromatina (fosforilando la H1) el
desarmado de la envoltura nuclear (fosforilando las proteínas lámina) y la formación del huso mitótico.
El último punto de control está en la misma mitosis. En este punto se comprueba, antes de iniciarse la
migración de los cromosomas en la anafase, tanto la formación correcta de las fibras del huso como su
unión a los cinetocoros de los cromosomas. Si por alguna razón no se ha formado completamente el
huso o no ha ocurrido un adecuado enganche, la mitosis se detiene.
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Normalmente el FPM activa al complejo APC (complejo promotor de la anafase), el cual dirige la
proteólisis del inhibidor de la anafase, que conduce a al inactivación de los complejos proteicos que unen
a las cromátidas hermanas, la cohesina y permite la entrada a Anafase. El propio APC dirige la
proteólisis de la ciclina M y se desactiva el Cdk, esto permite que los cromosomas se descondensen, la
envoltura nuclear se reconstituya adherida al material genético de las células hijas y el citoplasma se
divida (citocinesis). En el comienzo del período G1 del siguiente ciclo el complejo APC es fosforilado por
la Cdk-C de G1 y queda inactivo.
Proteínas reguladoras del Ciclo Celular: Reloj molecular
Basados en las investigaciones realizadas en huevos de anfibios los investigadores imaginaron la
existencia de un " reloj central bioquímico" u oscilador que "instruye" a los núcleos acerca de las
funciones a cumplir para controlar las fases de la división.
El "reloj", formado por un conjunto de proteínas nucleares que interaccionan entre sí, integra los
mensajes provenientes de las cascadas estimuladoras e inhibidoras y, si prevalece la cascada
estimuladora, pone en marcha el programa de división células.
Para programar estos sucesos el " reloj del ciclo celular" se vale de diversas moléculas proteicas. Los
dos " engranajes " moleculares de este reloj son
Las ciclinas
Las quinasas (las CDK)
Estos "engranajes" se asocian entre sí e inician los "movimientos" que llevan a comenzar los diferentes
estadios del ciclo celular. Por ejemplo en la G1 temprana las ciclinas del tipo D se unen a la CDK4 o
CDK6 y el complejo resultante "libera" el freno que impedía la progresión hacia la G1 tardía y, por lo
tanto, el pase a la fase S (el complejo ciclina D- CDK4/6 desarma un potente inhibidor de la progresión
del ciclo: el formado por la proteína pRB y los factores de transcripción inactivos).
La progresión del ciclo depende en gran medida de que se alcancen niveles elevados de ciclinas, a
saber en la siguiente secuencia:
Ciclina D
Ciclina E
Ciclina A
Ciclina B
1. Las ciclinas, proteínas que controlan la actividad de sus proteinquinasas dependientes. La
concentración de ciclinas varía en forma cíclica, aumentando o disminuyendo durante el transcurso del
ciclo celular. Esto se debe a variaciones en la velocidad de degradación de la ciclina, dado que la
velocidad de síntesis es casi constante durante todo el ciclo. En los mamíferos existen 6 ciclinas como
mínimo, denominadas A, B, C, D, E y F (Fig. 12.4b), pero nosotros las clasificaremos como ciclinas de
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G1 y ciclinas mitóticas. Las ciclinas G1 se unen a sus quinasas dependientes de ciclinas (Cdk2) durante
G1 siendo necesarias para superar el punto de control G1 y pasar a la fase S. Las ciclinas mitóticas se
fijan a la quinasa Cdk1 durante G2, siendo necesaria su presencia para que el ciclo supere el punto de
control G2 y se inicie la mitosis. (Fig. 12.3 )
2. Las quinasas dependientes de ciclinas (CDK), enzimas que mediante la fosforilación de determinadas
proteínas desencadenan los procesos subordinados del ciclo celular. Como toda quinasa, estas enzimas
transfieren un grupo fosfato desde el ATP a otras proteínas que intervienen en diversas actividades del
ciclo celular y de la mitosis. Como consecuencia de la fosforilación cambia el comportamiento químico de
las proteínas implicadas, lo que da lugar a que aumenta o disminuya la actividad celular relacionado con
la regulación del ciclo celular. Cada subunidad de Cdk puede unirse a diferentes ciclinas y la ciclina
asociada determina que proteína blanco serán fosforiladas por el complejo Cdk-ciclina.
La fosforilación inicia una cadena de hechos que culminan con la activación de un factor de transcripción
que promueve la transcripción de ciertos genes cuyos productos se requieren para los siguientes
estadios del ciclo celular.
Ejemplo: [RB-E2F] es un gen que está inactivo desde M a G1 –final de G1. y actúa como proteína blanco
del complejo
ó
ó
ó FPS
Cdk2 ciclina
A
CDK C de G1
Cdk2 ciclina
G1
Al fosforilarse RB- E2F cambia de conformación RB y se separa de E2F el cual se vuelve activo e inicia
la transcripción de ciertos genes que codifican enzimas vitales para la replicación del ADN en la etapa S
de la interfase del
ciclo celular.
Diferentes
CDKCiclinas
fosforilan
diferentes familias de
RB que a su vez
liberan
miembros
específicos de la
familia
E2F
y
diferentes
E2F
producen
la
transcripción
de
diferentes
genes
cuyos productos se
ocupan en diferentes
momentos del ciclo
celular.
En los mamíferos se
conocen 5 CDK las
cuales forman tres
grupos principales:
Fig. 12.3 - Complejo
ciclina-quinasa
dependiente de ciclina activo (ciclina-CDK)
CDK de G1 (Cdk2)
CDK de fase S (Cdk2)
CDK de fase M (Cdk1)
A diferencia de la concentración de ciclinas, la concentración de CDK se mantiene durante todo el ciclo
celular, por permanecer constantes tanto la velocidad de síntesis como la de degradación.
Las CDK se activan sólo cuando se unen a las ciclinas para formar complejos, por lo que requieren un
nivel umbral para desencadenar la transición a la fase siguiente del ciclo celular.
3. El Complejo Promotor de la Anafase (APC) y otras enzimas proteolíticas. El APC desencadena
los eventos que conducen a la destrucción de las cohesinas permitiendo a las cromátidas
hermanas separarse e iniciando la degradación de las ciclinas mitóticas.
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4.
El mecanismo es el siguiente

Las ciclinas D y E aumentan su nivel. A medida que sube el nivel de las ciclinas, las mismas se
combinan con quinasas dependientes de ciclinas (es decir enzimas fosforilantes cuya actividad
depende de los niveles de ciclinas).

Las quinasas activas transfieren fosfatos del ATP a la proteína pRB (el "freno" del ciclo celular)

Cuando el complejo ciclina-quinasa añade suficientes fosfatos a la pRB, la misma libera los factores
de transcripción que actúan sobre los genes

Los genes estimulados producen proteínas necesarias para que avance el ciclo celular

Si la pRB no esta fosforilada "secuestra" (es decir permanece unida) a otras proteínas claves para la
prosecución del ciclo: los factores de transcripción, en otras palabras, mantiene la llave en
"apagado".

Otro inhibidor de CDK, la proteína p21 actúa a lo largo de todo el ciclo celular

La p21 está bajo el control de la denominada: "proteína supresora de tumores", la hoy famosa p53,
que entre sus múltiples efectos pueden mencionarse:
Control de la integridad del ADN
Terminación correcta de la diferente fase del ciclo
Detención del "crecimiento celular" (duplicación celular) o senescencia
Puesta en marcha del suicidio celular o apoptosis, cuando existe daño en el ADN o los sistemas
de control se desregulan.
Es necesario señalar que existe un mecanismo destinado a "contar" el número de duplicaciones
de una población celular, el mismo se encuentra presente en los extremos de los cromosomas en los
segmentos denominados telómeros, estos telómeros se acortan un poquito cada vez que el cromosoma se
replica. Cuando la disminución sobrepasa cierto límite suena una "alarma" que hace que las células entren
en senescencia.
Mecanismo de regulación del ciclo celular

Al finalizar la mitosis aumenta la expresión de la ciclina G1 (E), esta ciclina se unirá a la su quinasa
(Cdk2) formando un complejo activo conocido como factor promotor de Fase S (FPS). Este FPS sólo
puede actuar sobre cromosomas en estado Pre-Replicativo. Así se denominan por poseer sobre
cada origen de replicación un complejo multiproteico llamado Pre-Replicativo.
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
El nivel creciente de FPS al inicio de la fase S induce la apertura de los orígenes de replicación,
activando a las moléculas responsables de la síntesis de ADN e induciendo la separación del
complejo Pre-R del componente Cdc6p y MCM. Separados estos componentes, se inicia la síntesis,
y por lo tanto el FPS no se requiere más, siendo su componente lábil, la ciclina de G1, degradada en
los proteosomas.

Los cromosomas a partir de este momento se denominarán cromosomas Post-Replicativos (sólo
presentan asociado a los orígenes de replicación el ORC). Los cromosomas se mantendrán en
estado Post-R hasta el inicio de la anafase.

Degradadas las ciclinas G1, el nivel de ciclinas mitóticas aumenta.

Un nuevo participante entra al ciclo, el complejo promotor de la mitosis, FPM, formado por las
ciclinas mitóticas más las quinasas dependientes de ciclinas de M (Cdk1). Éste inicia el ensamblado
del huso mitótico, la desintegración de la envoltura nuclear y la condensación de los cromosomas, al
inducir la fosforilación de diferentes sustratos como las láminas nucleares, conduciendo a la célula a
la metafase.

A esta altura del ciclo, el FPM activa el complejo promotor de la Anafase, APC, que permite la
separación de las cromátides hermanas y su migración a los polos (anafase). Así se completa la
mitosis, se destruyen las ciclinas de fase M y se activan las ciclinas de G1 para el próximo ciclo
celular.

Factores ambientales como cambios de temperatura, pH, disminución de nutrientes, disminuyen la
velocidad de la división celular y lo detienen en R. Hay otros factores como los de crecimiento,
tamaño de la célula. Los factores de crecimiento envían señales que inducen a la célula a dar
respuestas en “cascada” que la llevan a reproducirse. Hay factores inhibidores que detienen la
división celular
Proteína p53, el guardián del genoma
Como hemos mencionado en los párrafos precedentes, tanto en el punto de control G1 como G2 se
verifica la integridad del ADN. Ante la presencia de ADN dañado se genera una señal que retrasa la
entrada en fase M. El mecanismo depende de una proteína llamada p53, que se acumula en la célula en
respuesta a las alteraciones de ADN, deteniendo el sistema de control en G1 y por lo tanto impidiendo la
posterior entrada en mitosis. El gen p53 es uno de los genes supresores de tumores más conocidos, que
no sólo detiene el ciclo (arresto celular), sino también participa en la apoptosis (muerte celular
programada) forzando a las células al suicidio cuando el daño en el ADN es irreparable.
Las células que presentan los dos alelos del gen p53 mutados, tendrán proteína p53 no activa y por lo
tanto continuarán dividiéndose a pesar del daño en su genoma, por lo tanto desarrollarán cáncer. Las
mutaciones del gen p53 presentan una alta incidencia en la mayoría de los cánceres humanos. Por ello,
la forma normal del gen se denomina genes supresores de tumores o genes oncosupresores.
El producto génico p53 es una
proteína que funciona como
activador transcripcional por lo
que regula la expresión de
otros genes que controlan el
ciclo celular.
La p53 en condiciones
normales es inestable y no se
acumula (se la destruye en
proteosoma). Cuando hay por
ejemplo DNA dañado se
estabiliza y aumenta su
concentración
y
se
desencadena lo visto en la
figura y la célula se detiene en
G1 hasta que el DNA sea
reparado. Si el daño es
extenso, la p53
activa la
expresión de genes que
conducen a la apoptosis.
BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR
IUCS
34
¿Cómo actúa la p53?
Cuando el ADN presenta un daño "limitado", aumentan los
niveles de proteína p53. Dicha proteína activa la
transcripción del gen p21, que codifica a la proteína p21.
Esta última proteína ejerce su efecto inhibidor uniéndose
al complejo ciclina-Cdk2 y deteniendo el ciclo. Cuando el
ADN es reparado, la proteína p53 se libera del promotor
del gen p21, provocando el descenso en los niveles de
p21. Esto permite restaurar la actividad del complejo
ciclina-Cdk2.
Oncogenes y Cáncer
Los genes supresores de tumores, codifican para productos celulares que inhiben la proliferación celular.
Para impedir el efecto protector que ejercen sobre el genoma, se requiere la mutación de sus dos alelos.
Los genes conocidos como protooncogenes codifican proteínas que estimulan la división celular, por
ejemplo, factores del crecimiento o receptores de factores del crecimiento.
La mutación de uno de los dos alelos que codifican para un protooncogen, lo transforma en un oncogen
capaz de originar productos celulares que estimulan la división celular de forma incontrolada
conduciendo al cáncer, con alteración de los mecanismos de control del ciclo celular.
1
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
FUNDACION HECTOR A BARCELÓ
FACULTAD DE MEDICINA
PRIMER AÑO
BIOLOGIA CELULAR
PARTE 2
MEMBRANA PLASMATICA
2
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
ESTRUCTURA GENERAL DE LA CELULA EUCARIONTE
1- CUBIERTAS EXTERNAS :
A-CUBIERTA CELULAR
B-PARED CELULAR
2- MEMBRANA PLASMÁTICA
3- CITOPLASMA
A- SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS
ENVOLTURA NUCLEAR
RETÍCULO ENDOPLÁSMICO
GRANULAR
LISO
APARATO DE GOLGI
B- CITOESQUELETO
MICROTUBULOS
MICROFILAMENTOS
FILAMENTOS INTERMEDIOS
C- MATRIZ CITOPLASMÁTICA O CITOSOL
D- ÓRGANOIDES DE MEMBRANA
DOBLE
MITOCONDRIA
CLOROPLASTO
SIMPLE
LISOSOMAS
MICROCUERPOS o PEROXISOMAS
PEROXISOMAS
VESÍCULAS CON CUBIERTA
RECEPTOSOMAS
E- ÓRGANOIDES MICROTUBULARES
CENTRO CELULAR
F- DIFERENCIACIONES
G- INCLUSIONES
4- NÚCLEO
CROMATINA
NUCLEOLO
FALSO NUCLEOLO
ENVOLTURA NUCLEAR
NUCLEOPLASMA
3
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
MEMBRANA PLASMATICA
Las membranas celulares son componentes cruciales en la vida de la
célula. La membrana plasmática encierra la célula, define sus límites y
fundamentalmente mantiene la diferencia entre lo que es intracelular y
extracelular, que son ambientes completamente distintos .También
encontramos membranas como las del R.E , Aparato de golgi ,
mitocondrias y otros organoides formados todos por membranas que son
parecidas a la plasmática ; a pesar de las funciones tan diversas que tiene la
membrana plasmática , todas tienen una estructura general común como la
que se vé con el M.E.
Breve Historia de la membrana plasmática
Aunque los primeros estudios con el microscopio demostraron la existencia
de células en todos los seres vivos , la membrana que rodea las células no
se podía ver debido a su pequeño tamaño que no alcanzaba a ser resuelto
por el límite de resolución de los microscopios utilizados .
1. Overton, en 1895, descubre que las sustancias liposolubles penetran
en las células más fácilmente que las que no lo son. Además la
membrana presenta gran resistencia al paso de la corriente eléctrica.
Estos descubrimientos llevaron a que dedujera la existencia de una
membrana formada por lípidos.
2. En 1897, Langmuir estudio el comportamiento de los fosfolípidos en
agua y observó que los grupos polares se disponen
perpendicularmente a ella.
3. En el 1925, Gorter y Grendel sacaron los lípidos de la membrana de
los eritrocitos y al extendelos sobre agua vieron que ocupaban una
superficie dos veces mayor a la superficie del eritrocito, deduciendo
que la membrana estaba formada por una bicapa lipídica.
4. Cole, en 1932, estudio la tensión superficial de las membranas de
óvulos de erizo de mar y vio que era más pequeña que la tensión
superficial teórica de la capa lipídica. En realidad es mayor pero se
confundieron al hacer los cálculos, aunque su interpretación fue
correcta concluyeron que la membrana plasmática tenía que estar
formada por otros componentes a parte de los lípidos.
5. Danielli y Dauson, 1935, propusieron una estructura de la membrana
en forma de sandwich en la que los fosfolípidos estarían en el centro
formando una bicapa y estarían rodeados por proteínas y para que
4
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
había habido intercambio propusieron poros en la membrana
plasmática.
6. Robertson, en 1959, formuló el concepto de unidad de membrana,
que sugiere que todas las membranas son iguale, tanto las
plasmáticas como las citoplasmáticas. Sin embargo hay componentes
singulares en las diferentes membranas.
7. Singer & Nicolson en 1972 propusieron el modelo de mosaico fluido
de membrana. Las proteínas, lípidos e hidratos de carbono se sitúan
en una configuración estable. Los lípidos forman la bicapa lipídica y
las proteínas adoptan una configuración en la membrana segun la
interacción de sus partes con las moléculas que las rodea.
Modelo de Danieli
Danieli y Davidson descubrieron que las proteínas son una parte importante
de la membrana plasmática . El modelo que ellos diseñaron interpretando la
estructura de la membrana constaba de tres capas en forma de sandwich .
La capa exterior de proteinas , la capa media de lipidos doble y la capa
interior de proteinas . Este modelo, influenció a los especialistas en
biología celular por más de 20 años .
Modelo de Robertson
Robertson en 1959 elevó el modelo de Danieli al status de teoría
denominando la unidad de membrana y diciendo que todas las membranas
de todas las células están construidas por proteínas , doble capa de lípidos y
proteínas , que se ven con el microscopio electronico en forma de tres
lineas , una clara central y dos oscuras , una a cada lado . Esta imagen de la
membrana trilaminar se denomina hoy modelo de Robertson . En realidad
la microscopia electrónica y los estudios de disfracción de rayos x
concordaban perfectamente con este modelo ya que con el microscopio
electrónico se ve una línea electrodensa de dos nanómetros ,
presumiblemente formada por proteínas , separadas por una capa interna de
3,5 nanómetros formada por lípidos .
Modelo de Singer y Nicholson
En la década del 60 comenzó a haber discordancia entre los investigadores
acerca de la aplicabilidad universal de esta teoría de la unidad de
membrana . La estructura estática en sandwich de proteínas con lípidos en
doble capa resultaba inadecuada para explicar las funciones complejas de la
membrana y comenzó a ser aceptado otro modelo propuesto por Singer y
5
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
Nicholson , conocido como el modelo del mosaico fluído . El modelo del
mosaico fluído comparte con el modelo de Danieli la existencia de una
bicapa lipídica ; las proteínas sin embargo están dispuestas en forma mucho
más variable en la estructura de la membrana . Algunas proteínas
atraviesan completamente la bicapa lipídica y son parte de su estructura
apareciendo en la superficie interna y en la externa de la membrana = son
las proteínas integrales ó intrínsecas; otras están insertadas parcialmente i
sobresalen por la superficie externa o interna = son las proteínas
perifericas . Las proteínas integrales interactúan con los lípidos
primariamente por fuerzas hidrofóbicas , no pueden ser removidas a menos
que la bicapa lipídica sea destruida por detergentes . Cerca de la superficie
las proteínas integrales también pueden interactuar con las cabezas
hidrofílicas de los lípidos .Las proteínas extrínsecas ó periféricas están en
relación con las cabezas de los lípidos ó en la porción superficial de las
proteínas integrales ; pueden ser removidas por tratamientos suaves como
por ej. variando la concentración iónica de la solución donde se encuentra
la célula . La independencia relativa de las proteínas entre sí dio el nombre
de mosaico a este modelo . Las proteínas están incrustadas en una matriz de
lípidos . Actualmente se sabe que algunas proteínas intrínsecas interactúan
con otras proteínas intrínsecas y también con las periféricas del exterior de
la célula ó con las proteínas del citoesqueleto ó con enzimas del interior .
El modelo se llama también fluído porque se ha demostrado movilidad de
los lípidos en la bicapa .
Estructura general
Cada membrana es una capa muy delgada de lípidos y proteínas que se
mantienen unidas por interacciones o uniones no covalentes con una
estructura típica consistente en una lámina oscura,una lámina clara y otra
oscura , denominada estructura trilaminar . También se vé que en ciertos
sectores la lámina clara está interrumpida por una banda transversal oscura
que dá el aspecto de vías del ferrocarril , en la que se ven los dos rieles que
son las dos capas oscuras y se ven los durmientes que son las partes
oscuras que están interrumpiendo la parte clara . Esta estructura en Vías del
ferrocarril , es artificial, se la vé con el M.E por el método que se utiliza
para el estudio, pero la realidad es distinta.
La membrana plasmática es diferente en su Cara Interna , donde tiene
un aspecto complejo por la presencia de las vesículas con cubierta ,que
son organoides asociados a ésta cara ; tiene también filamentos de
queratina que son componentes del esqueleto celular o citoesqueleto . En la
Cara Externa en cambio , se ven moléculas de proteínas haciendo
protrusion sobre la superficie
6
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
Actualmente se sabe que el modelo de membrana de tres láminas
(Modelo de membrana de Robertson) es artificial y los estudios
moleculares de la membrana muestran que está formada básicamente por
una doble capa de lípidos asociadas con proteínas en ambos lados . El
Modelo de Singer y Nicholson que dice que la membrana plasmática es una
estructura dinámica , fluida y que la mayoría de sus moléculas se pueden
mover en el plano de la membrana , de manera que la misma es una
estructura móvil. Los lípidos están formando una doble capa continúa y son
la estructura básica de las membranas plasmáticas y de todas las
membranas. Las proteínas están suspendidas en la bicapa lipídica y son las
que actúan en muchas reacciones de la membrana como por ejemplo el
transporte de las moléculas, las reacciones enzimáticas como en la síntesis
de ATP, y muchas otras reacciones químicas que ocurren en la membrana
plasmática .
Entonces en la membrana plasmática hay proteínas que son:
1. Estructurales : que forman parte de ella, que conectan la membrana al
interior de la célula o al exterior.
2. Funcionales , por ejemplo
 Receptores : sirven para detectar y traducir señales químicas que van al
medio ambiente de la célula.
 Translocadores : actuan en la difusion facilitada
 Bombas : actuan en el transporte activo
 Marcadores : son proteinas que se encuentran en un solo tipo de
celula y por lo tanto su existencia permite identificar a la misma .
Las membranas son asimétricas, porque los lípidos y proteínas están
distribuidos de forma diferente en la superficie externa e interna de la
célula, lo cual indica que la superficie interna y externa tienen distintas
funciones y no son iguales.
La proporción entre lípidos , proteínas é hidratos de carbono en las
membranas es sumamente variable y depende de qué membrana se trata .
Por ej.
 la membrana mitocondrial interna tiene un 76% de proteínas 24% de
lípidos y 0% de carbohidratos
 la membrana plasmática del hígado tiene 52% de proteínas 48% de
lípidos y 5 a 10% de carbohidratos
 la membrana del retículo endoplásmico tiene 60% de proteínas 40% de
lípidos y 5% de carbohidrato
7
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
Tanto los lípidos como las proteínas se pueden mover ; no están fijos .
También la membrana tiene hidratos de carbono pero están solamente del
lado externo de la misma , la superficie interna no tiene hidratos de
carbono.
Describiremos a continuacion los componentes de la membrana.
BICAPA LIPIDICA
La bicapa lipídica es la base de todas las membranas celulares tanto la
membrana plasmática como cualquier otra . Se vé con el microscopio
electrónico como imagen negativa y se la puede estudiar a fondo con los
nuevos métodos (como por ejemplo la disfracción de rayos X que es el
métodode estudio más profundo ).La organización en forma de doble capa
se atribuye a ciertas propiedades especiales de las moléculas de los lípidos
que se ensamblan espontáneamente en forma de una bicapa aún en el
laboratorio, en un tubo de ensayo . Actualmente se piensa que en algún
momento en el orígen de la vida los lípidos se han asociado
espontáneamente formando una bicapa lipídica y luego esa bicapa lipídica
se asoció con proteínas y quedó formada la membrana plasmática .
LIPIDOS
Son sustancias diversas que tienen en común el hecho de contener ácidos
grasos. Son insolubles en agua y solubles en solventes especiales (éter,
tolueno , etc )
Acidos grasos
Los ácidos grasos son cadenas que tienen entre 4 y 22 carbonos . El
primer carbono tiene Oxigeno , mientras que todos los demas tienen solo H
. Tienen una cabeza de acido carboxílico que es hidrófila y una cola
hidrófoba .
Pueden ser :
saturados . En este caso los carbonos de la cadena se unen uno con
otro por una sola valencia o ligadura . Se encuentran en las grasas animales
. Favorecen la ateroesclerosis .
insaturados . En este caso hay dos carbonos unidos por una doble
ligadura , denominandose monoinsaturado al acido graso . La doble
ligadura provoca una inclinacion de la cadena carbonada . Hay acidos
grasos poliinsturados , o sea que tienen varias dobles ligaduras en distintos
8
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
lugares de la cadena . Se encuentran en los vegetales y en el pescado .
Evitan la ateroesclerosis .
Mencionaremos como ejemplos por su gran importancia biológica humana
ácido oleico
ácido linoléico
ácido linolénico
ácido araquidónico
Clasificación de los lipidos
1-LÍPIDOS SIMPLES : son ésteres de ácidos grasos con un alcohol
a - GLICERIDOS : el alcohol es el glicerol o glicerina que tiene 3 carbonos
1. GRASAS : sólidos a 20 grados . Ejemplo : trigliceridos , digliceridos
2. ACEITES : líquidos a 20 grados
b - CERAS : el alcohol es de mas de 3 carbonos
2-LÍPIDOS COMPUESTOS: tienen algo más aparte de lípidos
a - FOSFOLÍPIDOS : tienen fosforo . son uno de los lipidos mas
comunes en los seres vivos . Hay dos tipos
Glicero-fosfolipidos
fosfatidiletanolmina
fosfatidilserina
fosfatidolcolina
fosfatidilinositol
cardiolipina
esfingofosfolipidos
esfingomielina
b - GLUCOLÍPIDOS : tienen carbohidratos . Se clasifican en
Cerebrosidos
Gangliosidos
c - PROTEOLÍPIDOS O LIPOPROTEÍNAS : tienen proteinas
3 - LÍPIDOS ASOCIADOS: no son lípidos químicamente , pero tienen
ciertas propiedades comunes con ellos .
a
ESTEROIDES
:
derivan
del
núcleo
ciclopentanoperhidrofenantreno
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
9
Ejemplos :
hormonas sexuales
estrógenos
progesterona
testosterona
hormonas suprarrenales
vitamina D
ácidos biliares
colesterol
b – CAROTENOIDES (vitamina A)
c - UBIQUINONAS
d - TOCOFEROL ( VITAMINA E)
e - FILOQUINONA (VITAMINA K)
ROL BIOLÓGICO DE LOS LÍPIDOS:
1- Energético : 1 gramo produce 9 Kcalorias . Es funcion normal de los
lipidos almacenarse para luego metabolizarse y producir energia . Se
almacenan en la capa profunda de la piel , en el llamado tejido celular
subcutaneo o hipodermis . La capacidad de almacenamiento es muy
grande pudiendo acumularse una gran cantidad , constituyendo la
obesidad . Es la forma en que se almacena la energia que proviene de un
balance calorico alimenticio positivo . El balance calorico se obtiene
restando las calorias que se gastan en un dia a las que se consumen . Si
se consume mas de lo que se gasta , la diferencia se almacena en forma
de lipidos , aumentando el peso del cuerpo
2- estructural
Cada molécula de lípidos es una molécula anfipática, lo que quiere
decir que tiene un grupo polar y otro grupo no polar . El grupo polar mira
hacia afuera y es llamado Hidrófilo por que tiene afinidad por el agua ; las
dos colas son los grupos no polares que son Hidrófobos por que tienen
rechazo al agua y por eso miran hacia dentro.
La composición lipídica de las membranas es variable . Los fosfolípidos
son el componente más común de las membranas mientras que los lípidos
neutros como triglicéridos y esteres de colesterol se encuentran en poca
cantidad en las membranas de los organoides . La membrana plasmática de
los mamíferos sin embargo tiene lípidos neutros hasta en un 25% del total .
Fosfolipidos de la membrana
10
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
Los lípidos constituyen el 50% de la membrana aproximadamente . Los
más comunes son los FOSFOLIPIDOS, los cuales tienen una cabeza y dos
colas hidrofóbicas como señalamos recién .Las colas son ácidos grasos, los
cuales pueden tener distintos tamaños entre 14 y 24 carbonos . Una cola
normalmente es insaturada y la otra cola es ácido graso saturado .
La molécula de fosfolípidos de la membrana plasmática esta constituída de
la siguiente manera :
 Grupo polar : habitualmente tiene colina y glicerol y un grupo fosfato
(por eso es un fosfolípido).
 Grupo no polar: al glicerol están unidas las dos moléculas de ácido graso
, una molécula de ácido graso es recta ya que es el ácido graso no
saturado y la otra inclinada que es el ácido graso insaturado, (es el que
tiene la doble ligadura entre los carbonos) .
Las diferencias entre la saturación y el largo del ácido graso son
importantes en la estructura de la membrana plasmática . Las moléculas de
lípidos están en estado fluido y esa fluidez depende de su composición
La membrana plasmática contiene fundalmentalmente 4 fosfolípidos
mayores, que son :
 FOSFATIDILCOLINA
 FOSFATIDILSERINA
 FOSFATIDILETANOLAMINA
 ESFINGOMIELINA
Tambien tiene fosfatidil inositol
Movimiento de las moleculas de lipidos
Las moléculas pueden
 desplazarse en sentido lateral
 rotar sobre sí mismas manteniéndose en el mismo lugar
 tener movimientos de flexión de las colas
 tener un movimiento llamado flip-flop por la cual la molécula de lípidos
pasaría al otro lado como sí pusiéramos un eje y lo hacemos girar como
molinete , que es un movimiento que ocurre raramente ya que lo hace
aproximadamente una vez por mes en cada molécula de lípidos .
El movimiento de difusión lateral ocurre en una frecuencia de 1 por
segundo ; el movimiento de rotación y flexión también son frecuentes .
Colesterol en las membranas
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Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
La bicapa lipídica no tiene solamente fosfolípidos , se encuentra también en
la membrana plasmática la molécula de COLESTEROL , en una gran
cantidad (esa es una de las funciones del colesterol : formar parte de la
membrana plasmática) . El colesterol está en una cantidad de una molécula
de colesterol por cada una de fosfolípidos ; actúa en la propiedad de
permeabilidad de la membrana plasmática. El colesterol está formado
tambien por un grupo polar (cabeza) ,luego la estructura rígida
característica de todos los esteroides que es el CICLOPENTANO
PERHIDRO FENANTRENO y luego una cola no polar que tiene hidratos
de carbono . El colesterol tiende a hacer más rígida a la membrana
plasmática ya que donde hay colesterol es más dura , menos fluída.
La composición además de fosfolípidos y de colesterol nos muestra que
hay otros tipos de lípidos que varían mucho de una membrana a otra entre
los distintos seres vivos y tambien entre la membrana plasmática, la
membrana de la mitocondria o la membrana del retículo endoplásmico.
Diferencia entre las distintas membranas celulares
Los tipos de lípidos son sumamente variables encontrándose
fosfatidilcolina en un 60% del total en la membrana del retículo
endoplásmico , mientras que solamente un 30% de la membrana de la
mitocondria . La existencia de tanta cantidad de fosfatidilcolina es un
marcador característico de la membrana del retículo endoplásmico .En
ella tambien hay otro lipido llamado dolicol . La existencia de
esfingomielina y colesterol es el marcador diagnóstico de la membrana
plasmática ya que se encuentra en mayor cantidad que en cualquier otra
membrana y la cardiolipina (difosfatidilglicerol) es un lípido que es
característico de la membrana mitocondrial interna sirviendo también
como marcador diagnóstico.
Vemos entonces como básicamente la membrana plasmática tiene una
bicapa formada por una mayoría de fosfolípidos con variaciones entre las
membranas de distintos componentes celulares .
Otras diferencias
 Colesterol
En la membrana plasmática la cantidad de colesterol es alta . La membrana
de la mitocondria y retículo endoplásmico tienen muy poco colesterol
 Fosfatidiletanolamina
En la membrana de la mitocondria está en gran cantidad ; en la membrana
plasmática está en muy poca cantidad
 Esfingomielina
Está en la membrana plasmática . No está en la menbrana de la mitocondria
. Esta en muy poca cantidad en la membrana del retículo endoplasmico .
12
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
 Glucolípidos (lípidos asociados con hidratos de carbono)
Están en la membrana plasmática . No están en la membrana de la
mitocondria y la del retículo .
Además los distintos sectores de la membrana plasmática de una misma
tienen distinta composición química, por eso se dice que la bicapa lipídica
es ASIMETRICA , ya que la composición química de las dos mitades es
distinta del lado intracelular y del extracelular Por ejemplo: en el glóbulo
rojo se ha visto que todas las moléculas que tienen colina en su cabeza
como por ejemplo la fosfatidilcolina y la esfingomielina están en la parte
externa mientra que en la parte interna , la parte citoplasmática , se
encuentran los otros dos fosfolípidos
mayores que son la
fosfatidiletanolamina y la fosfatidilserina.
Resumiendo las diferencias químicas entre la superficie externa e interna
de la bicapa vemos que en la externa hay esfingomielina, fosfatidilcolina e
hidratos de carbono asociados mientras que en la superficie interna
encontramos la fosfatidilcolina en menor cantidad , fosfatidiletanolamina y
fosfatidilserina .
La membrana plasmática es sintetizada en el retículo endoplásmico, y ahí
es donde se ponen en orden los lípidos y donde se generan todas éstas
diferencias de los mismos , ésta asimetría en los lípidos tiene una función
muy importante que varía en cada célula .
En resúmen entonces decimos que la bicapa lipídica :
 es fluída,
 las moléculas pueden difundir rápidamente dentro de la bicapa,
raramente pueden hacer movimiento de flip-flop o de molinete,
 son anfipáticas,
 tienen fosfolípidos, colesterol y glucolípidos,
 es asimétrica porque es diferente el lado externo del lado interno de la
bicapa.
PROTEINAS DE LA MEMBRANA PLASMATICA
La estructura básica de la membrana plasmática la dá la bicapa lipídica
, pero sin embargo, las funciones las producen las proteínas . De acuerdo a
13
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
la cantidad y a los tipos de proteínas, la composición de la membrana es
muy variable, puede ir desde un 25% de proteínas , hasta un 75% , siendo
el promedio que tenga un 50% de proteínas . Debido a que las moléculas de
lípidos son más chicas , en comparación con las moléculas de proteínas,
hay más moléculas de lípidos que moléculas de proteínas a pesar de que
están en una cantidad de 50% de lípidos y 50% de proteínas .
PROTEÍNAS
Son polímeros cuyos monómeros son los aminoácidos
Esto significa que , así como los hidratos de carbono complejos están
formados por unidades más simples que se repiten , que son los
monosacáridos , las proteínas , sustancias complejas , están formadas por la
repetición de unidades más simples , que son los aminoácidos
AMINOÁCIDO
Un aminoácido tiene un átomo de carbono central , cuyas cuatro valencias
están ocupadas por :
a- radical
b- b- grupo amino
c- c- grupo carboxilo
d- d- H
Los grupos amino y carboxilo pueden ionizarse , uno o ambos ,
dependiendo del aminoacido y del pH del medio .
Aminoácidos codificados en el genoma :
Los aminoácidos proteicos, o naturales son aquellos que están codificados
en el genoma; para la mayoría de los seres vivos son 20: alanina, arginina,
asparagina, aspartato, cisteína, fenilalanina, glicina, glutamato, glutamina,
histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, prolina, serina, tirosina,
treonina, triptófano y valina.
Sin embargo, hay unas pocas excepciones: en algunos seres vivos el código
genético tiene pequeñas modificaciones y puede codificar otros
14
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
aminoácidos. Por ejemplo: selenocisteína y pirrolisina que están en muy
pocos seres vivos
Aminoácidos no codificados por el genoma : Existen ademas de los 20
aminoácidos genomicos alrededor de 150 adicionales que no se consideran
proteicos aunque aparecen en algunas proteínas. Son derivados de otros
aminoácidos, es decir, se incorporan a la proteína como uno de los
aminoácidos proteicos y, después de haber sido formada la proteína, se
modifican químicamente; por ejemplo, la hidroxiprolina.
Se unen entre si , formando oligopéptidos , polipéptidos y proteínas por
medio de una union llamada peptidica . Los aminoácidos se unen entre si
por uniones amida denominadas uniones peptídicas , en las cuales se
pierde una molécula de agua. La formación de la unión se llama
condensación , la ruptura de la unión se llama hidrólisis
Los aminoácidos , al tener grupos ácidos y básicos , son anfolitos ,
pudiendo comportarse como ácidos o como bases , dependiendo del pH del
medio donde se encuentren.
Aminoacidos esenciales
Los animales no pueden fabricar por si mismos todos los aminoácidos que
necesitan, de modo que algunos deben ser aportados por la dieta . A estos
se los denomina esenciales
En el hombre hay 8 que son
valina
lisina
leucina
fenilalanina
isoleucina treonina
triptofano metionina
Nomenclatura
o dos Aa :se denomina dipéptido
o tres Aa : tripéptido
o Menos de 10 en general : oligopéptidos
o De 10 a 50 Aa(Peso molecular hasta 5.000 ): polipéptido
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
15
o Más de 50 Aa .( Peso molecular mayor de 5.000) : proteína
propiamente dicha.
Sin embargo todas ellas son llamadas proteínas en general
Estructuras de las proteínas :
1- Estructura primaria :
es el número y la secuencia de Aa que la constituyen. Da la especificidad
biológica , el nombre de la proteína. Cualquier cambio en el número o la
cantidad de aminoácidos en una proteína da como resultado que esa cadena
de Aa ya no sea la misma proteína sino otra con distintas propiedades y
distintas características. El cambio de sólo un aminoácido en una cadena de
proteína por otro , ya es suficiente para producir ese efecto.
Veamos un ejemplo en el cual el cambio de un sólo aminoácido produce
consecuencias nefastas.
La anemia falciforme es una enfermedad que se produce por el cambio de
un sólo aminoácido en la molécula de globina , que es la proteína de la
hemoglobina. Debido a ese mínimo cambio la hemoglobina se altera y se
produce la enfermedad . El cambio consiste en que en una de las cadenas
de globina , la cadena beta , el sexto aminoácido que es el ácido glutámico
está sustituido por otro aminoácido , valina. Esta sustitución hace que la
hemoglobina transporte mal el oxigeno y provoque una grave anemia . Es
una enfermedad muy común en Africa central.
2- Estructura secundaria :
se refiere a la disposición que adopta en el espacio la cadena de Aa. Dicha
disposición puede corresponder a alguna de las tres siguientes
a- en hoja plegada o beta conformación : ejemplo : queratina
b- en hélix :
I- simple o alfa hélix : miosina , fibrina
II- compleja : colágeno (triple hélix)
c- en configuración al azar o random-coil : no tiene ninguna forma
específica
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16
La estructura secundaria es mantenida por puentes de hidrógeno
3- Estructura terciaria :
es la forma en que se enrolla la estructura secundaria en el espacio . Puede
ser:
a - globular : Hemoglobina , insulina , albumina , mioglobina . En
este caso la estructura secundaria debe ser de alfa helix .
b - fibrosa : colágeno , elastina , fibrinógeno , seda. La estructura
secundaria que corresponde a estas proteinas puede ser alfa , beta o una
combinacion de las dos .
Es mantenida por distintos tipos de uniones , entre las cuales destacamos





enlaces covalentes entre Cys
puentes de hidrógeno entre cadenas laterales
interacciones iónicas entre cadenas laterales
interacciones de van der Waals entre cadenas laterales
efecto hidrófobo (exclusión de las moléculas de agua, evitando su
contacto con los residuos hidrófobos, que quedan empaquetados en
el interior de la estructura).
4- Estructura cuaternaria : es la asociación de varias moléculas de proteína , llamadas cada una protómero , para formar estructuras complejas
llamadas dímero , oligómero , etc.
También puede clasificarse a las proteínas en
1-SIMPLES : están compuestas sólo por aminoácidos
2-CONJUGADAS : tienen además de Aa (grupo proteico), otra sustancia
(grupo prostético).
FOSFOPROTEÍNAS
GLUCOPROTEÍNAS
METALOPROTEÍNAS
CROMOPROTEÍNAS
NUCLEOPROTEÍNAS
LIPOPROTEÍNAS
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Dentro de las proteínas , existen algunas que por su función se denominan
enzimas , que estudiaremos a continuación
Enzimas
Son proteínas que actúan como catalizadores biológicos . Esto significa que
aceleran la velocidad de las reacciones químicas que ocurren en el organismo, de modo tal que sin ellas no se producirían.
Como todo catalizador :
1- acelera las reacciones químicas sin modificar su naturaleza
2- da sentido a la reacción
3- no se modifica durante la reacción
4- actúa en poca cantidad
Las enzimas además de ser como cualquier catalizador:
1- casi siempre son proteínas. La única excepción es el ARN que puede
tener función enzimática .
2-son específicas : actúan sólo sobre cierta reacción
3- actúan a baja temperatura
Reacción enzimática
Todos los procesos del metabolismo requieren enzimas.
Zimógeno :
es un precursor inactivo de una enzima. Por acción de una sustancia se
transforma en enzima activa.
Funcion enzimatica del ARN
Actualmente se ha descubierto que ciertos tipos de ARN tienen capacidad
enzimática, ya que pueden catalizar reacciones químicas por si mismos.
Esta combinación de catacterísticas propia del ARN , la de actuar en el
código genético , y la de tener actividad enzimática , las hace ser las
moléculas más aptas para ser consideradas como las moléculas originales
de la vida .
Esto significa que muchos investigadores suponen que la primera molécula
en originarse fue el ARN , a partir del cual se formó a posteriori el ADN y
las proteína.
Clasificación de las enzimas :
1-SIMPLES : sólo tienen aminoácidos
2-COMPLEJAS : tienen algo más que aminoácidos. Se dividen en :
18
es
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a-HOLOENZIMAS : tienen 2 partes llamadas
I-APOENZIMA : es la parte proteica.
dirige la función
II-COENZIMA : es la parte prostética . Generalmente
una vitamina .Realiza la función.
b- CONJUGADAS
enzimas unidas a núcleos metálicos.
:
son
Las enzimas se mencionan por un nombre clásico , o agregando el sufijo
asa al sustrato o a la reacción que desencadenan o con su nombre tecnico
dado por la nomenclatura internacional .
ROL BIOLÓGICO DE LAS PROTEÍNAS :
1- estructural : junto a los ácidos nucleicos , constituye el elemento más
específico de los seres vivos. Cada especie tiene su tipo de proteínas, que se
parecen más a las de otra especie , cuanto más cerca este taxonómicamente
de aquella. (teoría de la especificidad de las especies ) . Esto significa que
cuanto más cerca en la escala evolutiva estén dos organismos , más parecidas serán las proteínas que tengan .
2- energético : 1 gramo produce 4 Kcalorias . Esto tiene escaso valor , pues
los seres vivos recurren excepcionalmente a ellas.
Tipos de proteinas de la membrana
Hay distintos tipos de proteínas que están en la bicapa lipídica .
 Algunas de las proteínas se extienden a través de la bicapa lipídica, éstas
proteínas se llaman INTEGRALES o TRANSMEMBRANA y son
también anfipáticas iguales a los lipídos por que tienen una región
hidrofílica y una región hidrofóbica ; la región hidrofóbica está dentro de
la bicapa lipídica y la región hidrofílica es la que está por fuera.
 Otras proteínas de la membrana se encuentran en la superficie externa y
están unidas directamente a los ácidos grasos o unidas a otras proteínas,
éstas proteínas se llaman PROTEINAS PERIFERICAS.
Asociacion de las proteinas con los lipidos
La mayoría de las proteínas atraviezan la bicapa lipídica y en la zona en la
que la proteína está atravezando la bicapa lipídica, tiene forma de alfa
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hélice . Desde el punto de vista molecular tenemos 6 formas por las cuales
las proteínas pueden estar asociadas a los lipídos de la membrana .
Asociacion con carbohidratos
Al igual que los lípidos , las proteínas de la membrana también pueden
tener azúcares unidos. Esto se vé sobre todo en la superficie externa de la
célula, en lo que se denomina la CUBIERTA CELULAR o GLICOCALIZ.
Proteinas integrales
 Una forma es que la proteína atraviese la bicapa lipídica una sola vez con
forma de alfa hélice. Se llaman proteínas de PASAJE SIMPLE o
UNIPASO
 también tenemos una variedad donde la proteína atravieza la membrana
lipídica con su forma de alfa hélice, pero luego dá la vuelta y se vuelve a
meter en la bicapa . Este tipo de proteínas se llaman proteínas de
PASAJE MULTIPLE o MULTIPASO . En las proteínas de pasaje
múltiple entonces , la proteína pasa varias veces por la bicapa lipídica.
Esquema de las proteinas integrales
Proteinas perifericas
 proteína unida a la superficie citoplasmática de la bicapa a través de un
oligosacárido .
 proteína unida a la superficie citoplasmática de la bicapa en forma
directa a los lipídos
 proteína periferica unida en la superficie citoplasmática de una proteína
 proteína periferica unida en la superficie externa de una proteína
Tenemos entonces los 6 tipos de proteínas
1. INTEGRALES DE PASAJE SIMPLE
2. INTEGRALES DE PASAJE MULTIPLE
3. PERIFERICAS UNIDAS A LA SUPERFICIE CITOPLASMATICA
POR LIPIDOS
4. PERIFERICAS UNIDAS A LA SUPERFICIE CITOPLASMATICA A
TRAVES DE OLIGOSACARIDOS
5. PERIFERICAS UNIDAS A PROTEINAS EN LA SUPERFICIE
EXTERNA
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6. PERIFERICAS UNIDAS A PROTEINAS EN LA SUPERFICIE
INTERNA
La unión de las proteínas periféricas a la bicapa lipídica puede ser a través
de una unión di-eter a un grupo prenilo o puede ser una unión de tipo amida
Asimetria de las proteinas de la membrana
En la superficie interna de la célula hay grupos sulfidrilos libres , mientras
que en la superficie externa hay puentes disulfuro entre distintos puntos de
la proteína , también en la superficie externa hay unidos hidratos de
carbono, mientras que en la interna no. Las proteínas de la membrana
fueron estudiadas todavía más a fondo y se encontró que cada tipo de célula
tiene distintos tipos de proteínas con distintas funciones.
Hay otras proteínas que tienen estrutura de hoja plegada o estructura de
beta conformación ; las más estudiadas son las porinas que son las que
forman los poros en la membrana y que se encuentran solamente en las
células procarioticas
Movimiento de las proteinas
Las proteínas también se pueden mover por :
 ROTACION
 LATERALIDAD
NO SE PUEDEN MOVER POR MOVIMIENTO DE FLIP-FLOP O
MOLINETE como los lipidos
Otra característica de las proteínas es que la misma membrana tiene
distintas proteínas en distintos sectores .
HIDRATOS DE CARBONO DE LA MEMBRANA
Caracteristicas
Se encuentran en un 5% del total de moléculas de lípidos . Con respecto a
los glucolípidos , son lípidos asociados con azúcares que se encuentran
solamente en la superficie externa de la bicapa lipídica aunque se supone
que tienen algún contacto con el espacio intracelular ; esos hidratos de
carbono se agregan a la membrana plasmática en el aparato de golgi, . Los
más complejos de los glucolípidos son los GANGLIOSIDOS que tienen un
hidrato de carbono que es el ácido siálico o ácido N-acetil neuramínico ( se
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abrevia NaNa ). Estos gangliósidos son muy abundantes en la membrana
plasmática de las células nerviosas , las neuronas . Hay más de 40 tipos
diferentes de gangliósidos .
Se denominan así por su fórmula general : C (H 2O)
También se denominan glúcidos o azucares por que muchos de ellos tienen
sabor dulce. Están compuestos por C H y O . Son polialcoholes que tienen
un grupo aldehído o cetona . Son la mayor cantidad de sustancia orgánica
de la tierra.
CLASIFICACIÓN:
MONOSACÁRIDOS :
Son los glúcidos simples . No pueden dividirse en más simples. Son una
cadena de carbonos sobre las que se encuentran grupos aldehídos o cetonas
.
Según el número de carbonos de la cadena se clasifican en
TRIOSAS (tres carbonos )
TETROSAS (4)
PENTOSAS (5)
HEXOSAS (6)
HEPTOSAS (7)
Según el grupo que se encuentre en el carbono 1 y 2 se clasifican en
aldosas : tienen un grupo aldehido en el carbono 1
cetosas : tienen un grupo cetona en el carbono 2
Combinando las dos clasificaciones tenemos :
ALDOTRIOSAS
ALDOTETROSAS
ALDOPENTOSAS
ALDOHEXOSAS
ALDOHEPTOSAS
CETOTRIOSAS
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CETOTETROSAS
CETOPENTOSAS
CETOHEXOSAS
CETOHEPTOSAS
Dentro de cada grupo hay distintos ejemplos , pero los mas comunes son :
GLUCOSA
FRUCTOSA
GALACTOSA
La glucosa es la productora de energía por excelencia en los seres vivos.
Un gramo de glucosa produce 4 Kcalorias. La fructosa o levulosa es el
azúcar de las frutas . La galactosa es el azúcar de leche
GLUCOSAMINOGLUCANOS (GAGs)
Son repeticion de unidades formadas cada una por un disacarido que
tiene un grupo amino . Anteriormente se denominaban mucopolisacaridos .
Ejemplos :
 acido hialuronico ( no sulfatado)
 dermatan sulfato
 condroitin sulfato
 queratan sulfato
 heparan sulfato
PROTEOGLUCANOS
Estan formados por la union de GAGs con proteinas .
Ejemplos
 Sindecano
 Decorina
 Perlecano
DERIVADOS DE LOS MONOSACÁRIDOS DE IMPORTANCIA
BIOLÓGICA
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1- GLUCOSIDOS: (el OH es reemplazado por radicales diversos)
Ejemplos : digital (medicamento cardiotónico)
estreptomicina ( antibiótico )
2- DEOXIAZUCARES : ( les falta un OH )
desoxirribosa
3- AMINOAZUCARES : ( se reemplaza un OH por un grupo amino)
glucosamina
galactosamina
4- ALCOHOL-AZUCARES : ( se reduce el grupo aldehído)
ácido neuramínico
manitol
sorbitol
5- ÁCIDOAZUCARES :( se oxida el grupo aldehído)
ácido ascórbico (vitamina C)
6- ESTERES : ( se une un ácido al grupo alcohol)
ribosa fosfato
glucosa fosfato
POLÍMEROS DE LOS MONOSACÁRIDOS
Resultan de la unión de dos o más monosacáridos. La union se denomina
glicosidica .
Clasificación :
1- OLIGOSACÁRIDOS ( unión de dos o más monosacáridos ,
hasta
10 )
a- DISACÁRIDOS (unión de dos monosacáridos)
Ejemplos :
maltosa : glucosa + glucosa
sacarosa : glucosa + fructosa
lactosa : glucosa + galactosa
b- TRISACÁRIDOS (unión de tres monosacáridos)
c- TETRASACÁRIDOS (unión de cuatro monosacáridos)
2- POLISACÁRIDOS (unión de más de 10 monosacáridos)
Ejemplos :
*celulosa (exclusivamente vegetal , el ser humano no
puede digerirla , tiene de 200 a 2.500 moléculas de
glucosa) . La celulosa evita la ateroesclerosis ya que
desciende el nivel de colesterol LDL (o colesterol malo)
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*almidón (exclusivamente vegetal , el hombre puede
digerirlo)
*glucógeno (exclusivamente animal , se lo encuentra en
el hígado y músculos , reserva de energía de acceso
rápido)
ROL BIOLÓGICO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO :
1Energético : producen 4 Kcalorías por gramo al metabolizarse . Su
funcion normal es almacenarse para luego ser metabolizados en forma
rapida suministrando energia . Se almacenan en el higado y musculos .
2- Estructural : forman parte de la materia viva .
Funciones
Las funciones de los azúcares en la membrana plasmática dependen de
cada célula .
 en las células epiteliales se las encuentra en la superficie apical y
parecería que protegen a la célula del pH ácido o de las enzimas,
 tiene efectos eléctricos , como por ejemplo la mielina que es la
membrana plasmatica enrollada , y ahí los glucolípidos tienen efecto en
el aislamiento y la conducción eléctrica
 también actúan en procesos de reconocimiento celular,
Tipos de carbohidratos
 *GLUCOPROTEINAS : oligosacáridos unidos a proteínas
 *GLUCOLIPIDOS : oligosacáridos unidos a lipidos
 *PROTEOGLICANOS : polisacáridos que están unidos a proteínas
integrales de la membrana. Son los más largos.
Cubierta celular o glicocaliz o glicocalix
Se denominan CUBIERTA CELULAR a toda la zona de la membrana
plasmática donde están los hidratos de carbono, muy gruesa , que se
confunde con el espacio extracelular gradualmente .
Funciones
 Protección: amortigua la membrana citoplasmática y la protege
contra lesiones físicas y químicas.
 Inmunidad a la infección: permite al sistema inmunológico reconocer
y atacar selectivamente a organismos extraños.
25
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 Defensa contra el cáncer: los cambios en el glicocalix de las células
cancerosas permiten al sistema inmunológico reconocerlas y
destruirlas.
 Compatibilidad de los trasplantes: forma la base para la
compatibilidad de las transfusiones de sangre, del tejido injertado y
de los trasplantes de órganos.
 Adherencia celular: fija a las células que forman parte de los tejidos.
 Fertilización: permite al esperma reconocer y unirse a los óvulos.
 Desarrollo embrionario: guía las células embrionarias a sus destinos
en el cuerpo.
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PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA
Es un proceso fundamental para la fisiología celular y para el mantenimiento de las características intracelulares, pues condiciona la entrada de
ciertas sustancias , necesarias para los procesos vitales ; regula la salida de
productos de excreción y del agua.
La permeabilidad es el pasaje de sustancias a través de una membrana.
En el caso de los seres vivos , se efectua a través de las membranas celulares.
La permeabilidad celular es una propiedad de la membrana , no de la sustancia que difunde.
Puede ser activa (con gasto de energía) o pasiva ( sin gasto de energía)
El grado de permeabilidad de la membrana celular depende de
1- tamaño de los poros
2- estructura química de la membrana
3- carga electrica de la sustancia
4- agua ligada a la superficie de la sustancia
5- solubilidad en lípidos de la sustancia.
Las membranas en terminos generales pueden ser
a- PERMEABLES : permiten el pasaje de cualquier sustancia
b- IMPERMEABLES : no permiten el pasaje de ninguna sustancia
c- SEMIPERMEABLES : permiten el pasaje de algunas sustancias
pero no de otras. Se denomina también permeabilidad selectiva o diferencial. Las membranas celulares son semipermeables.
El pasaje de sustancias a través de la membrana celular puede efectuarse
por varios mecanismos
1- SIN MODIFICACIONES DE LA MEMBRANA :
A-TRANSPORTE PASIVO O DIFUSIÓN SIMPLE
B-DIFUSIÓN FACILITADA
C-TRANSPORTE ACTIVO
2- CON MODIFICACIONES DE LA MEMBRANA :
A-PINOCITOSIS
B-FAGOCITOSIS
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Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
DIFUSIÓN :
Es el desplazamiento de moléculas de una region de alta concentración a una de baja concentración , por la energía calorica inherente a las
mismas.
Se lleva a cabo a favor de un gradiente y sin gasto de energía.
El resultado es la mezcla de las dos sustancias hasta que todas las partes del
sistema llegan a la misma concentración.
Hay dos variedades : diálisis y ósmosis
1- DIÁLISIS :
Es la difusión de moléculas disueltas o solutos desde donde están en
mayor concentración hacia donde están en menor concentracióna través
de una membrana semipermeable , sin gasto de energía . Es el transporte
pasivo de solutos pequeños que pueden atravesar la membrana
2- ÓSMOSIS :
Es el pasaje de un solvente a través de una membrana semipermeable , desde donde está en mayor concentración hacia donde está en menor
concentración .
Se define ósmosis como una difusión pasiva, caracterizada por el paso del
agua, disolvente, a través de la membrana semipermeable, desde la
solución más diluida a la más concentrada
Entendemos por presión osmótica, a aquella que seria necesaria para
detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable.
Al considerar como semipermeable a la membrana plasmática, las células
de los organismos pluricelulares deben permanecer en equilibrio osmótico
con los líquidos tisulares que los bañan.
Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos, se
haría hipertónica respecto a las células, como consecuencia se originan
pérdida de agua y deshidratación (plasmólisis)
De igual forma, si los líquidos extracelulares se diluyen, se hacen
hipotónicos respecto a las células. El agua tiende a pasar al protoplasma y
las células se hinchan y se vuelven turgentes, pudiendo estallar (en el caso
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Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
de células vegetales la pared de celulosa lo impediría), por un proceso de
turgescencia.
TIPOS DE SOLUCIONES DE ACUERDO A LA PRESIÓN OSMÓTICA
_________________________________________________________
ISOTÓNICA
HIPERTÓNICA
HIPOTÓNICA
_________________________________________________________
tienen la misma
tiene
tiene
presión osmótica
mayor presión
menor presión
_________________________________________________________
En el caso de las células , se toma como parámetro de referencia para
considerar una solución , la presión osmótica del plasma , que es equivalente a una solución de ClNa al 0,95% en agua , denominada solución
fisiológica.
Analicemos el comportamiento del glóbulo rojo en distintos tipos de
soluciones
_________________________________________________________
SOLUCIÓN ISOTÓNICA
HIPOTÓNICA
HIPERTÓNICA
_________________________________________________________
ClNa al 0.9%
ClNa < 0.9%
ClNa > 0.9%
_________________________________________________________
existe la misma concenmenor concenmayor concentracion dentro y fuera del
tracion fuera
tracion fuera
glóbulo rojo
del G.R.
del G.R.
_________________________________________________________
no hay movimiento neto
entra agua
sale agua
_________________________________________________________
el G.R. no cambia
se hincha y
se arruga
explota (he(crenacion)
molisis)
_________________________________________________________
2- DIFUSIÓN FACILITADA :
Es el pasaje de solutos a través de una membrana a favor de un
gradiente de concentración , pero utilizando de todos modos un sistema
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Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
que mejora el pasaje de la sustancia y lo controla , formado por proteinas .
No requiere energia
Hay dos tipos de difusion facilitada
1. por canales ionicos : son conductos huecos formados por
proteinas . Se puede abrir y cerrar de acuerdo a las necesidades , por dos
mecanismos :
 por un cambio electrico en la celula ( voltaje dependiente ) . La proteina
que forma el canal tiene 4 partes o unidades
 por la union de una molecula a la proteina del canal ( ligando
dependiente ) . La proteina que forma el canal tiene 5 unidades .
2. por permeasas : Son proteinas de la membrana que captan la
molecula que debe pasar por un lado y la llevan al otro donde la liberan .
Hay un cambio en la forma de la proteina de la membrana que produce el
pasaje de la particula a traves de la membrana . Hay tres tipos
 monotransporte : permite el pasaje de un solo tipo de molecula .
 cotransporte o simporte : permite el pasaje de dos o más moleculas a la
vez en el mismo sentido . Ejemplo glucosa con sodio .
 contratransporte o antiporte : permite el pasaje de unao más moleculas
en un sentido y otras en el sentido contrario . Ejemplo sodio con H .
3- TRANSPORTE ACTIVO :
El transporte activo requiere un gasto de energía para transportar la
molécula de un lado al otro de la membrana, pero el transporte activo es el
único que puede transportar moléculas contra un gradiente de
concentración, al igual que la difusión facilitada el transporte activo esta
limitado por el numero de proteínas transportadoras presentes.
Son de interés dos grandes categorías de transporte activo, primario y
secundario.
El transporte activo primario usa energía (generalmente obtenida de la
hidrólisis de ATP), a nivel de la misma proteína de membrana produciendo
un cambio conformacional que resulta en el transporte de una molécula a
través de la proteína.
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Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
El ejemplo mas conocido es la bomba de Na+/K+.
La bomba de Na+/K+ realiza un contratransporte o antiporte transporta
K+ al interior de la célula y Na+ al exterior de la misma, al mismo tiempo,
gastando en el proceso ATP.
La bomba Na:K
es un sistema de transporte de íones Sodio (Na) para fuera de la célula, y de
íones Potasio ( K) para dentro de la misma. Realmente poco Sodio sale, o
entra, en la célula por el sistema de Ósmosis. Si la ósmosis fuera eficaz,
ella haría con que la cantidad de Sodio fuese la misma dentro y fuera de las
células. Pero no es lo que pasa: el Sodio está en mayor cantidad fuera de la
célula (142 mEq/l) y en menor dentro de la célula (10 mEq/l). Es por eso
que la mayoría del Sodio sale de la célula para un sistema llamado"
transporte activo " dónde la presencia del Potasio y el uso de energía, son
esenciales.
La bomba sodio-potasio funciona de manera asimétrica, de tal suerte que la
corriente sódica de salida es de mayor magnitud que la corriente de entrada
potásica. Como consecuencia de este funcionamiento asimétrico se genera
el potencial de reposo transmembrana
El Sodio es transportado desde dentro para fuera de la célula. Para salir de
la célula, el Sodio necesita agarrarse a una proteína o bomba . Esa bomba
lleva el Sodio de dentro para fuera de la célula.
Después de haber cumplido esta función, la bomba lleva el Potasio de fuera
para dentro de la célula. La bomba Na:K lleva 3 Na para afuera y entra 2 K
para adentro de la célula
El transporte activo secundario utiliza la energía para establecer un
gradiente a través de la membrana celular, y luego utiliza ese gradiente para
transportar una molécula de interés contra su gradiente de concentración.
Un ejemplo de ese mecanismo es el siguiente: Escherichia coli establece un
gradiente de protones (H+) entre ambos lados de la membrana utilizando
energía para bombear protones hacia afuera de la célula. Luego estos
protones se acoplan a la lactosa (un azúcar que sirve de nutriente al
microorganismo) a nivel de la lactosa-permeasa (otra proteína de
transmembrana), la lactosa permeasa usa la energía del protón moviéndose
31
Dr Eduardo Kremenchutzky – Director de Admisión
a favor de su gradiente de concentración para transportar la lactosa dentro
de la célula.
Este transporte acoplado en la misma dirección a través de la membrana
celular se denomina cotransporte o simporte . Escherichia coli utiliza
este tipo de mecanismo para transportar otros azucares tales como ribosa y
arabinosa, como así también numerosos aminoácidos.
4- PINOCITOSIS :
Es la incorporacion de particulas liquidas a la célula , a través de
un mecanismo de invaginacion de la membrana plasmática.
5- FAGOCITOSIS :
Es la incorporacion de particulas solidas a través de un mecanismo
de invaginacion de la membrana . Se forma como consecuencia la
"vesícula de fagocitosis".
Dr Eduardo Kremenchutzky – Profesor Titular – Director de Admisión
página 1
FUNDACION HECTOR A. BARCELÓ
FACULTAD DE MEDICINA
CARRERA DE MEDICINA
PRIMER AÑO
MATERIA = BASES BIOLOGICAS Y
ANTROPOLOGICAS DE LA VIDA
AREA = BIOLOGIA CELULAR
TEMA = DIFERENCIACIONES DE LA
MEMBRANA
Dr Eduardo Kremenchutzky – Profesor Titular – Director de Admisión
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DIFERENCIACIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA
Existen regiones de la membrana adaptadas a diferentes funciones:
adsorción, secreción, transporte de líquidos, adherencia mecánica,
interacciones con células adyacentes y con la matriz extracelular ,
denominándose especializaciones o diferenciaciones de la membrana . Se
las encuentra solamente en ciertas células , fundamentalmente las células
del tejido llamado epitelial , que se encuentra en contacto con la superficie
libre de los órganos y del cuerpo en general .
Dichas células epiteliales tienen un lado en contacto con la superficie libre ,
denominado lado apical . El lado opuesto está en contacto con otro tejido ,
denominado conectivo o conjuntico , y ese lado se llama lado basal . Los
otros lados de una célula epitelial están en contacto con otras células
epiteliales del mismo tejido , denominándose lado lateral .
Entonces en una célula epitelial tenemos
 Lado apical
 Lado basal
 Lado lateral
Cada lado o superficie de la célula epitelial tiene sus propias
especializaciones o diferenciaciones , por lo cual se las clasifica en
Diferenciaciones de la superficie
 Apical
 Lateral
 basal
DIFERENCIACIONES DE LA SUPERFICIE LATERAL
Uniones intercelulares
Introducción
En muchos puntos de los contactos entre dos células o entre las células y la
matriz extracelular se encuentran uniones especializadas . Están
especialmente desarrolladas en las células epiteliales motivo por el cual se
estudian en este capítulo .
Características generales
 Las uniones ocluyentes son un sello entre dos células epiteliales que
evita que las moléculas más pequeñas puedan salir de un lado hacia el
otro de dicha unión .
Dr Eduardo Kremenchutzky – Profesor Titular – Director de Admisión
página 3
 Las uniones de anclaje son mecanismos para mantener las células entre
sí y con el material extracelular perfectamente ubicadas
 Las uniones comunicantes sirven para mediar el pasaje de señales
químicas o eléctricas entre dos células para que una célula interactúe con
la de al lado
Clasificación funcional de las uniones intercelulares .
1. Uniones oclusivas : unión estrecha
2. Uniones de anclaje .
A) Sitios de enganche de filamentos de actina .
1- uniones adherentes entre dos células : cinturón de
adhesión o unión intermedia.
2- uniones adherentes entre una célula y la matriz :
contactos focales .
3- uniones septadas : se encuentran solamente en in
vertebrados .
B) Sitios de enganche de filamentos intermedios .
1- entre célula y célula : desmosomas .
2- entre célula y matriz : hemidesmosomas .
3- uniones comunicantes .
a- unión de espacio o nexus
b- sinapsis químicas .
c- plasmodesmos : solamente en plantas .
Descripción de cada unión en particular
UNIONES OCLUSIVAS = UNIÓN ESTRECHA
Se denomina también zonula ocludens . Forma una barrera de
permeabilidad selectiva en las células epiteliales . En el caso del epitelio
del intestino delgado por ejemplo sirve para mantener el contenido de
distintas sustancias del intestino en el compartimento que le corresponde .
Forma una barrera a la disposición de sustancias que están a la luz del
intestino o que están en el interior de la mucosa intestinal para que no
puedan pasar hacia el otro lado
Estructura general de unión estrecha .
Hay puntos de contacto entre las membranas de las dos células adyacentes
que forman como un cinturón que rodea toda la célula . En cada punto de
contacto hay una línea de moléculas de proteínas especificas en el interior
Dr Eduardo Kremenchutzky – Profesor Titular – Director de Admisión
página 4
de la membrana o sea unidas a el lado externo de la bicapa lipidica de la
membrana
Microscopía electrónica
Con el microscopio electrónico se observa que las membranas plasmáticas
de las dos células adyacentes se ponen en contacto en varios puntos
fusionándose la lámina externa de ambas membranas formando una
estructura pentalaminar , o sea constituida por cinco láminas que son
1. la lámina oscura de una membrana ,
2. la lámina clara de esa membrana ,
3. una lámina oscura formada por la unión de las dos láminas oscuras
externas de las membranas de las células adyacentes ,
4. una lámina clara de la otra célula
5. por último la lámina oscura interna de la célula adyacente .
La fusión de las láminas externas de ambas membranas forma una red
lineal de crestas incrustadas en surcos complementarios . En éstas crestas
las proteínas integrales de las membranas originan una barrera física al
paso de moléculas a través del espacio intercelular constituyendo una
especie de bandas selladoras . Se las encuentra en la superficie lateral
apical de las células .
En este tipo de unión hay tres clases de proteínas
 Ocludina
 Claudinas
 MAU (moléculas adhesivas de la unión)
UNIONES DE ANCLAJE = UNION INTERMEDIA
Sirven para robustecer la unión entre una célula y otra o con la matriz
extracelular .
Proteínas de las uniones de anclaje
En éstas uniones se encuentran dos tipos distintos de proteínas .
1- proteínas intracelulares de enganche :
forman una placa en la superficie citoplasmática de la membrana
plasmática , o sea hacia adentro , y conectan el complejo de unión a los
filamentos de actina o los filamentos intermedios de la propia célula , de
acuerdo a qué tipo de unión se trate .
2- proteínas transmembrana ligadoras :
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atraviesan la membrana plasmática . Tienen tres regiones
 una región citoplasmática que va hacia adentro de la célula por la cual se
unen a proteínas intracelulares de enganche de la misma célula
 una región extracelular que interactúa con la matriz extracelular o con la
región extracelular de las proteínas ligadoras transmembrana de otras
células .
 una región intramembrana , que queda atravesando la bicapa lipidica de
la membrana plasmática
En resumen éstas uniones de anclaje sirven para conectar el citoesqueleto
de una célula con la matriz extracelular o con el citoesqueleto de la célula
de al lado .
UNIÓN INTERMEDIA O ZONULA ADHERENS
Son uniones de adherencia entre dos células. Forman un cinturón de
adhesión que rodea toda la superficie de una célula justo debajo del
cinturón de sellado que forma la unión estrecha . Se denomina también
zonula adherente y se encuentra inmediatamente por debajo de la unión
estrecha . Se observa que las membranas de las dos células adyacentes se
acercan a una distancia de 20 a 25 nanómetros ; en ese espacio intercelular
se encuentra una sustancia filamentosa . Dentro del citoplasma hay un
material cerca de la membrana plasmática de cada célula . También se
encuentran en el citoplasma de la célula en relación con la unión intermedia
una serie de microfilamentos de siete nanómetros de diámetro formados
por moléculas de actina que constituyen una red . Ésta red está además
conectada con el llamado velo terminal que es una banda de
microfilamentos que recorre el citoplasma para apical . Más adelante se
analiza en detalle ésta red .
La proteína ligadora transmembrana que atraviesa la membrana plasmática
según se explico anteriormente es , en este caso la caderina .
Relaciones de la caderina
a. intracelulares
La región intracelular de la caderina se engancha con alguna de las
proteínas siguientes
 catenina
 vinculina
 alfa actinina
 placoglobina
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Éstas proteínas se unen con la red contráctil de filamentos de actina
adyacente a la unión intermedia que hay dentro de cada célula que corre
paralelo a la membrana plasmática mencionado arriba . A su vez todo este
sistema está conectado con proteínas motoras como la miosina y con el
velo terminal . De ésta manera vemos que la caderina está unida al
citoesqueleto .
b. extracelulares
La región extracelular de la caderina se engancha con la región extracelular
de la caderina de la célula adyacente formando un aparato transcelular que
une el citoesqueleto de las dos células adyacentes .
CONTACTOS FOCALES O PLACAS DE ADHESIÓN
Son uniones adherentes similares a la unión intermedia pero entre células y
la matriz citoplasmática . Las proteínas transmembrana ligadoras en este
caso son las integrinas .
Relaciones de la integrina de los contactos focales
a. Relaciones extracelulares
La región extracelular de la integrina en el contacto focal se une a las
proteínas de la matriz extracelular en lugar de unirse a otra célula como en
el caso anterior
b. Relaciones intracelulares
La región intracelular de la integrina se une indirectamente a
filamentos de actina a través de alguna proteína de enganche como las
llamadas
 talina
 alfa actinina
 vinculina
DESMOSOMA O MACULA ADHERENS
Se denomina también macula adherente porque se observa como una
mancha generalmente debajo de la unión intermedia . Son botones de
contacto intercelular que mantienen las células juntas . Dentro de las
células sirven de anclaje para los filamentos intermedios que forman una
red citoplasmática o citoesqueleto .
Microscopía electrónica
Se observa que las membranas de las células adyacentes se acercan
quedando separadas por un espacio de veinte a treinta nanómetros donde se
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encuentra una sustancia filamentosa dividida en dos partes por una línea
electrodensa central . Cruzando el espacio intercelular de una membrana a
la otra se observan las bandas conectoras formadas por microfilamentos
que enlazan una membrana con la otra .
Dentro del citoplasma de cada célula se encuentra una zona densa o placa a
la que llegan microfilamentos del citoplasma , penetran en la placa densa ,
dan una vuelta o asa y regresan al citoplasma .
Estructura molecular del desmosoma
Los filamentos intermedios que se unen al desmosoma dependen del tipo
celular . En algunos casos son filamentos de queratina como en las células
epiteliales , en las células del músculo cardiaco son filamentos de desmina .
La placa citoplasmática a la cual llegan los filamentos intermedios está
constituida por proteínas que son la
 placoglobina
 desmoplaquina
Están unidas con la región intracelular de una proteína transmembrana
ligadora que es la caderina igual que en la unión intermedia Tiene una
región que atraviesa la membrana plasmática y llega al espacio extracelular
para unirse con la región similar de la célula adyacente y una región
citoplasmática que se une con las proteínas de la placa mencionadas .
La importancia de los desmosomas es mandar a las células unidas se
demuestra en una enfermedad gravísima de la piel que es el pénfigo en la
cual el individuo fabrica anticuerpos contra la caderina que está en los
desmosomas . Estos anticuerpos rompen los desmosomas entre las células
epiteliales haciendo que se formen enormes ampollas en toda la superficie
de la piel llevando a la pérdida de líquidos infecciones y muerte .
En resumen
La estructura molecular de las uniones de anclaje es la siguiente : las
integrinas en la membrana plasmática anclan a las células con la matriz
extracelular . La caderina se une a la caderina de la célula de al lado . El
componente intracelular está formado por los elementos intermedios del
citoesqueleto como la queratina .
En el siguiente cuadro resumimos los componentes proteicos de las
uniones de anclaje .
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Unión
Unión
intermedia
desmo
soma
contacto
focal
hemides
mosoma
proteína
ligadora
transme
mbrana
ligando
extracelular
componente
del
citoesqueleto
con el cual se
vincula
e.caderina caderina de la
filamentos de
célula adyacente actina
caderina , ídem
filamentos
desmoglei
intermedios
na ,
desmocoli
na
integrina proteínas de la filamentos de
matriz
actina
extracelular
integrina proteínas de la filamentos
lámina basal
intermedios
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proteínas intracelulares
de enganche
catenina, vinculina, alfa
actinina , placoglobina
desmoglobina
placoglobina
talina , vinculina , alfa
actinina
desmoplaquina
Caderina
Son moléculas de proteína transmembrana que actúan en la adhesión entre
células . Utilizan calcio . Hay diferentes variedades :
 Caderina b se encuentra en células epiteliales .
 Caderina n se encuentra en nervios músculos y en el cristalino .
 Caderina p se encuentra en placenta y epidermis .
Actualmente se conocen más de 12 caderinas distintas . La caderina tiene
700 aminoácidos ; tiene una región extracelular , una región que atraviesa
la membrana y una región intracelular . La región extracelular tiene 5
partes conteniendo aminoácidos y contiene el sitio de unión del calcio . La
región intracelular se une a alguna proteína de enganche como por ejemplo
la catenina la cual se une a su vez con los filamentos de actina del
citoesqueleto .
COMPLEJO DE UNIÓN
Se denomina así clásicamente al conjunto de unión estrecha , intermedia y
desmosoma que es observable con el microscopio óptico .
UNIONES COMUNICANTES = NEXUS , UNIÓN DE HENDIDURA
O GAP-JUNCTION
Microscopía electrónica
Son diferenciaciones de la superficie lateral de las células en las cuales se
observa que en las membranas de las células adyacentes se acercan dejando
un espacio intercelular mínimo de sólo dos a tres nanómetros ; en ese
espacio intercelular hay hexágonos paralelos a la membrana que forman
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como un embaldosado entre las dos células epiteliales . La unión de espacio
permite que moléculas pequeñas pasen directamente de una célula a otra .
Es la unión más extraña que se conoce . Está ampliamente distribuida en
todas las especies animales y en la mayoría de los tejidos . Se observa
como zonas en las cuales la membrana de dos células adyacentes están
separadas por un espacio uniforme de 2 a 4 nanómetros . Este espacio está
relleno con unas moléculas de proteínas con forma de canales que permiten
que los iones inorgánicos y otras sustancias solubles en agua pasen
directamente del citoplasma de una célula al citoplasma de la célula de al
lado acoplando eléctrica y metabólicamente de ésta manera a las células .
Éstas células acopladas cumplen una importante función en distintos tejidos
. Los canales permiten el pasaje de moléculas de menos de 1.000 dalton . El
diámetro del poro formado es de 1,5 nanómetros por lo que pueden pasar
iones inorgánicos , azucares , aminoácidos , nucleótidos y vitaminas pero
no proteínas , ácidos nucleicos ni polisacáridos ; eso significa que pueden
pasar monómeros pero no polímeros .
Función
La conexión eléctrica entre dos células por medio de la unión de espacio
permite la difusión de un impulso nervioso o potencial de acción
rápidamente de una célula a otra más rápido que lo que ocurre por las
sinapsis químicas que son lentas . También se ha demostrado que los nexos
son regiones de baja resistencia eléctrica y que permitiría la transmisión de
impulsos eléctricos entre una célula y otra y la sincronización de actividad
eléctrica entre células acopladas .
Esto es responsable de la rapidez de la respuesta de escape refleja que
tienen los peces y los insectos en donde el sistema nervioso tiene una gran
cantidad de este tipo de conexiones . En los vertebrados se los encuentra en
el músculo cardiaco y en el músculo liso del intestino . Otras funciones no
están relacionadas con la excitabilidad eléctrica sino con la difusión de
sustancias , que por ejemplo sirve para coordinar las actividades de las
células . La sincronización del movimiento de las cilias en el tejido epitelial
puede ser coordinado por las uniones de espacio . Durante el desarrollo
embrionario es muy importante el acoplamiento por medio de las uniones
de espacio .
Localización
Se encuentran también entre las células del músculo cardiaco , donde
actuarían en la sincronización de la contracción por el impulso eléctrico .
Estructura molecular
Éstas diferenciaciones están formadas por seis subunidades , una en cada
punta del hexágono y un conducto central de 1,5 nanómetros de diámetro
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que comunica una célula con la de al lado de manera que existe
intercambio directo de moléculas entre una célula y otra . Las subunidades
de las uniones de espacio están construidas por proteínas transmembrana
que forman estructuras llamadas conexónes . Un conexón de una célula se
alinea con un conexón de la célula de al lado formando un canal como ya
se ha explicado . Los conexónes hacen protrusión sobre la superficie de la
célula manteniendo una distancia fija entre una célula y otra por lo cual ésta
unión recibió el nombre de unión de espacio a diferencia de la unión
estrecha en la cual hay un contacto directo entre las membranas . Cada
unión de espacio contiene varios centenares de conexónes .
Conexón .
Cada conexón está compuesto entonces por un anillo de 6 subunidades de
proteínas llamadas conexinas cada una de las cuales está formada por 4
alfa hélices que atraviesan la membrana . Hay diferentes tipos de conexinas
lo que producen diferentes propiedades en las uniones de espacio de
distintas células
Regulación de la permeabilidad de las uniones de espacio .
Las uniones de espacio pueden estar abiertas o cerradas . Esto depende de
un cambio en la forma de las moléculas de conexina .
INTERDIGITACIONES
En algunas células epiteliales hay interdigitaciones que son proyecciones
de la membrana de una célula que se introducen en invaginaciones de la
membrana de la célula adyacente como si fuera un gancho , estos pliegues
tienen por función aumentar la superficie de la membrana para el transporte
de líquidos por ejemplo y contribuyen también a la unión de células .
DIFERENCIACIONES DE LA SUPERFICIE BASAL
HEMIDESMOSOMAS
Son diferenciaciones de la superficie de las células en relación con la
membrana basal y el tejido conectivo subyacente . Con el microscopio
electrónico se observa que equivale a medio desmosoma con los mismos
componentes ultraestructurales , en algunos casos se ven bandas conectoras
entre la membrana plasmática y la membrana basal . Se los encuentra
fundamentalmente en células de la capa germinal de los epitelios planos
estratificados .
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Diferencia entre desmosoma y hemidesmosoma
Son distintos en su función y composición química a los desmosomas
aunque la forma es parecida .
 Una diferencia es que los filamentos intermedios de queratina en el caso
del desmosoma pasan por la placa densa y continúan mientras que en el
hemidesmosoma el filamento de queratina termina en la placa densa .
 La proteína ligadora transmembrana es una integrina y no una caderina
como en el desmosoma .
 Hay otras diferencias en estudio .
Casos clínicos
 Síndrome de perdida renal de magnesio = se debe a una mutación
en la Claudina 16
 Cáncer y metástasis = algunos se producen por alteraciones en las
caderinas y las cateninas
 Sordera = un tipo de sordera se produce por la mutación de la
conexina 26
 Catarata = un tipo se produce por la mutación de la conexina 50
 Pénfigo = enfermedad de la piel con formación de grandes ampollas
( niños con piel de cristal) : se produce por la alteración de la
desmogleina 1 que determina que fallen los desmosomas y las
células de la piel no se puedan mantener unidas formándose
ampollas . La desmogleina es atacada por el mismo sistema
inmunológico del paciente , por lo cual es una enfermedad
autoinmune
 Penfigoide ampollar = similar al pénfigo pero la alteración esta en
las proteínas de los hemidesmosomas
DIFERENCIACIONES DE LA SUPERFICIE APICAL DE LA
MEMBRANA
MICROVELLOSIDADES .
Microscopía electrónica
Son evaginaciones en forma de dedo de guante que se encuentran en la
superficie apical de las células animales . Son abundantes en los tejidos
epiteliales que requieren una superficie de absorción alta y eficiente .
También actúan en la secreción de sustancias . Se las encuentra por
ejemplo en el intestino donde hay miles de microvellosidades en la
superficie apical . Aumentan 20 veces la superficie de la membrana . La
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membrana plasmática que forma éstas microvellosidades es altamente
especializada y tiene una cubierta extracelular de polisacáridos y enzimas
digestivas .
Las microvellosidades tienen abundante glucocalix
Citoesqueleto de las microvellosidades
El citoesqueleto de las microvellosidades ha sido muy estudiado y está
formado por un núcleo de 20 a 30 filamentos de actina paralelos y rígidos
que se extienden desde casi el extremo de la microvellosidad hasta la
superficie de la célula . Los filamentos de actina en este haz están todos
orientados con su extremo positivo hacia afuera y se mantienen separados
por proteínas asociadas a la actina que forman uniones cruzadas .
Éstas proteínas asociadas a la actina de las microvellosidades son
1. la fimbrina que se encuentra también en los filopodios y micro espículas
2. la villina que se encuentra solamente en las microvellosidades .
Base de los filamentos de actina de las microvellosidades
La base de los filamentos de actina o el extremo negativo está anclado en el
velo terminal que es una región especializada de la corteza apical de las
células epiteliales intestinales .
Espectrina
Este velo terminal contiene una densa red de moléculas de espectrina en
una capa de filamentos intermedios . La espectrina produce rigidez y
estabiliza la región cortical de éstas células . El anclaje de las moléculas de
actina de la microvellosidad al velo terminal mantiene firme la
microvellosidad y en el ángulo y posición apropiada .
Puentes laterales
Los filamentos de actina del núcleo de la microvellosidad están conectados
con la membrana plasmática por puentes laterales que están compuestos
por miosina 1 y calmodulina .
Extremo apical de los filamentos de actina de las microvellosidades
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Los haces de filamentos de actina no llegan a contactar con la membrana
apical de la microvellosidad quedando un espacio que está relleno por una
sustancia amorfa y densa .
Resumiendo
En el interior de cada microvellosidad se encuentra una estructura
axial de microfilamentos de actina que es una proteína con función
contráctil ; dichos microfilamentos recorren a lo largo toda la
microvellosidad y se unen al lado interno de la membrana plasmática distal
mientras que por el lado proximal se unen con una red de microfilamentos
que recorre la superficie apical de la célula denominada velo terminal que
se ubica por debajo de las microvellosidades . La función de este eje de las
microvellosidades es darle rigidez y ordenamiento paralelo a las mismas .
También se sostiene que la capacidad contráctil serviría para separar los
extremos de las microvellosidades mejorando la absorción de sustancias .
Las microvellosidades se encuentran en el intestino con el nombre de chapa
estriada y en el riñón con el de ribete en cepillo
CHAPA ESTRIADA
Se observa en las células del epitelio del intestino donde se ve como una
línea con el microscopio óptico . Con el microscopio electrónico se ve que
esa línea está constituida por microvellosidades que son prolongaciones
como dedos de guante de la superficie apical de la célula . La función es
que aumenta la superficie de membrana que está en contacto con la luz del
órgano de modo que en una superficie determinada hay mucha más
membrana en contacto con la luz si esa membrana está plegada que si no lo
está ; por el mismo motivo la superficie del intestino está plegada tanto
macroscópicamente como microscópicamente . En el caso del intestino la
función es la absorción de sustancias y justamente para eso está tan
aumentada la superficie en contacto con la luz . Las microvellosidades son
muy parejas teniendo la mayoría el mismo tamaño .
RIBETE EN CEPILLO
Se ve también como una línea en la superficie apical de las células
epiteliales de los túbulos renales , con el microscopio óptico . Con el
microscopio electrónico se observa que está formada por microvellosidades
un poco más desparejas que las de la chapa estriada y sirven para aumentar
la superficie funcional de las células que realizan la función de absorción
de liquido en el riñón
ESTEREOCILIAS
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Son diferenciaciones poco frecuentes en el organismo humano ya que se las
encuentra solamente en el epidídimo y en las células sensoriales ciliadas
del oído .Son prolongaciones citoplasmáticas , largas e irregulares , no
tienen estructura interna , forman una especie de haces similares a un pincel
En el caso del oído actúan en la función de recepción sensorial .
CILIAS o CILIOS
Son consideradas por algunos autores como organoides ya que derivan del
centriolo ; sin embargo se encuentran solamente en algunas células por lo
cual deben ser clasificadas como diferenciaciones .
Células con cilias
 Vías respiratorias
o Tráquea
o bronquios
 Trompa de Falopio
El espermatozoide tiene en su cola una especie de cilia larga que se
denomina flagelo
Microscopía óptica
Con el microscopio óptico se ven como prolongaciones celulares finas y
móviles que se proyectan desde la superficie apical de ciertas células hacia
la luz . Están formadas por una matriz ciliar que es continuación de la
matriz citoplasmática , en la cual se encuentran microtubulos. En la parte
apical de la célula , debajo de cada cilia hay un gránulo llamado
corpúsculo basal o cinetosoma , que es un centriolo modificado y una serie
de microfilamentos denominados raíces ciliares .
Microscopía electrónica
Con el microscopio electrónico cada cilia tiene una ultraestructura muy
particular y compleja denominada patrón 9+2 , donde sobresale la
existencia de microtúbulos que forman un eje o axonema ; un par de
microtúbulos se encuentra en el centro de cada cilia mientras que en la
periferia hay nueve grupos constituidos cada uno por dos microtúbulos .
El microtúbulo llamado A tiene su pared completa y el microtúbulo
llamado B tiene su pared incompleta siendo está completada por la pared
del microtúbulo A .
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El par central de microtúbulos está formado por dos unidades separadas
siendo los dos microtúbulos completos . El par central está rodeado además
por un anillo del cual parten radios que llegan hasta el microtúbulo A .
Cada doblete esta unido por una proteína ligadora accesoria de los
microtubulos .
Las proteínas ligadoras son
 Nexina : une el microtúbulo A con el B
 Proteínas radiales : unen al microtúbulo A con la vaina
 Proteínas de la vaina : forman la vaina interna que rodea al par central
El movimiento de la cilia lo produce una proteína accesoria motora llamada
dineina ciliar . Esta molécula forma los brazos que salen del microtúbulo A
, que son dos : el brazo interno y el externo . La molécula de dineina tiene
una cabeza y una cola . La cabeza se puede unir al microtúbulo B en forma
activa ; luego de unirse se desplaza por el microtúbulo B haciendo que toda
la cilia se arquee y eso produce el movimiento de la misma . La cola se
mantiene unida al microtúbulo A .
Origen de las cilias
Las cilias se originan como hemos mencionado ya a partir del centriolo por
el siguiente mecanismo : el centriolo se reproduce formando una cantidad
de procentriolos los cuales se independizan del centriolo , migran hacia la
superficie apical de la célula y cada uno se transforma en un cuerpo basal ;
cada cuerpo basal origina a una cilia . Recordamos que el centriolo tiene
nueve grupos de tres microtúbulos periféricos y no tiene microtúbulos
centrales . Los microtúbulos periféricos del centriolo originan a los
microtúbulos periféricos del corpúsculo basal , los cuales se continúan con
los microtúbulos periféricos de la cilia mientras que el par central de
microtúbulos de la cilia se origina del extremo distal del corpúsculo basal .
Movimiento de las cilias
Las cilias tienen un movimiento ondulante el cual está sincronizado Se
describen en el movimiento de la cilia un golpe en el cual la cilia se pone
dura y un estado de recuperación en el cual la cilia se ablanda y regresa a
su posición inicial . La sincronización del movimiento de las cilias crea
ondas que tienen capacidad de barrer la superficie del epitelio lo cual
facilita el transporte de líquidos , secreciones y partículas a través de ésta
superficie . La energía para el movimiento de la cilia depende de la dineína
que tiene actividad ATPasa . Los brazos de dineína que salen de
microtúbulo A se unen durante el movimiento de la cilia temporalmente
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con el microtúbulo B que le sigue y se produce un deslizamiento de ésta
unión temporaria a lo largo del microtúbulo B ; por esto la cilia se mueve .
Estructura molecular
El microtúbulo A y el B están constituidos por moléculas de tubulina que
es una proteína con capacidad de agregación y disposición tubular . Del
microtúbulo A parten dos brazos constituidos por moléculas de otra
proteína llamada dineína . El microtúbulo A está compuesto por trece
dímeros de tubulina mientras que el microtúbulo B sólo tiene diez dímeros
de tubulina . Los microtúbulos del axonema están asociados con numerosas
proteínas que se encuentran ubicadas en posiciones regulares a lo largo de
los microtúbulos
Las proteínas de la cilia se clasifican en tres grupos
1. Algunas sirven como uniones cruzadas que mantienen los haces de
microtúbulos unidos .
2. Otras generan las fuerzas que produce el movimiento de la cilia
3. otras forman un sistema de control para darle al movimiento de la cilia
una coordinación .
La más importante de las proteínas es la dineína ciliar que tiene cabezas
que interactúan con los microtúbulos adyacentes para generar la fuerza de
deslizamiento entre los microtúbulos que produce el movimiento de la cilia
. La dineína tiene tres cabezas formadas por una cadena pesada cada una
que se unen con la pared del microtúbulo adyacente .
Síndrome de Kartegener
Existe una patología llamada Síndrome de Kartagener , en la cual el
paciente tiene bronquitis y sinusitis crónica junto con asimetrías de
determinados órganos y éstas bronquitis crónicas se deben a alteraciones en
las cilias las cuales no se mueven , por eso el paciente no elimina la
mucosidad de la tráquea y los bronquios y se producen bronquitis crónicas
y recurrentes . La causa de que las cilias no se muevan es que no tienen los
brazos de dineína ; los trastornos en la simetría de los órganos como por
ejemplo , una inversión completa de la posición de los órganos en el cuerpo
llamada "situs inversus viscerum" parece ser debida a que durante la
formación del embrión las cilias de alguna manera están relacionadas con
la posición de los órganos . Estos pacientes en el caso de ser de sexo
masculino son estériles porque los espermatozoides son inmóviles debido a
que tienen la misma alteración que las cilias . En el caso de que sean
mujeres algunas son estériles porque no se mueven las cilias de la trompa
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uterina mientras que en otras a pesar de esa falla de movimiento igual se
produce la fecundación .
El cigarrillo afecta enormemente el movimiento de las cilias
Monocilias
Existen cilias que no tienen el par central denominadas monocilias . Pueden
ser cilias anormales pero también actúan en el desarrollo embrionario
generando las diferencias entre la parte derecha y la izquierda del cuerpo .
La falla en esos cilios produce una malformación que es el situs inversus
viscerum totalis . En esa malformación todos los órganos están ubicados al
revés en el cuerpo . El corazón a la derecha , el hígado a la izquierda , etc.
También hay monocilias en el riñón que actúan como receptores mecánicos
o mecanoreceptores .
PLIEGUES DE LA SUPERFICIE BASAL DE LAS CÉLULAS
EPITELIALES
Se los encuentra fundamentalmente en las células de los túbulos renales y
en los conductos excretores de las glándulas salivales . En el citoplasma
basal de éstas células se encuentra una gran cantidad de mitocondrias
organizadas con su eje mayor paralelo al eje de los pliegues . La función de
éstas diferenciaciones es la de aumentar la superficie de transporte de
líquidos que es la función de éstas células ; las mitocondrias suministran
energía para los procesos de transporte activo que ocurren en ellas
PARTE 4
COMPARTIMIENTOS INTRACELULARES Y CLASIFICACION DE PROTEÍNAS
Introducción
Compartimentos celulares
Las bacterias o células procariontes no tienen organoides, presentan un solo
compartimento que está rodeado por la membrana plasmática; de modo que todos los procesos
suceden en el mismo lugar. Así por ejemplo, la duplicación del ADN en las bacterias se realiza en
el mismo sitio que la traducción: la matriz del citoplasma de la célula. A diferencia de las bacterias,
las células eucariontes están subdividas en compartimentos intracelulares,
éstos se
encuentran limitados por las endomembranas que permiten la división de trabajo por lo que el
metabolismo se torna más complejo. Un ejemplo de ello lo constituyen los organoides y el núcleo
separados del resto de la matriz del citoplasma.
A pesar de las diferencias estructurales entre una célula eucariota y procariota, existen
notables semejanzas entre ellas. La matriz citoplasmática de una célula eucariota contiene el
mismo tipo de componentes moleculares que una bacteria, es decir, moléculas de ARN, proteínas
globulares, enzimas, etc.
Las células eucariotas poseen organoides y estructuras que surgieron durante el proceso
evolutivo representados por los elementos citoesqueléticos y por las membranas intracelulares o
endomembranas. Estas últimas comprenden el sistema vacuolar o endomembranoso y los
organoides de membrana: mitocondrias, cloroplastos y peroxisomas. En consecuencia, en la
célula eucariota aparecen diversos compartimientos entre los que sobresale el núcleo como
compartimiento.
Cada organoide es un compartimento rodeado por una membrana biológica (o dos) en el
cual ocurren procesos metabólicos distintos a los de otros compartimentos. Cada compartimento
tiene sus propios grupos de enzimas, proteínas y otras moléculas especializadas, además de un
sistema de transporte y distribución de productos que lo comunican con otros organoides y con la
matriz citoplasmática.
Para comprender el funcionamiento y la estructura de la célula eucarionte debemos imaginar
que hay distintas estaciones de trabajo que son los organoides y el núcleo y que hay medios de
comunicación entre un compartimento y otro por el cual se transfieren, entre ellos, distintas
moléculas.
Las proteínas son las que juegan un papel central en la compartimentalización de la célula ya
que las enzimas, que son proteínas, catalizan las reacciones que ocurren en cada organoide,
transportan moléculas hacia dentro o hacia afuera de cada organoide y actúan como marcadores
de superficie de cada organoide. Ese marcador sirve para que las proteínas distingan a cada
organoide y puedan ir selectivamente a uno u otro.
Debemos recordar que en una célula de mamífero hay aproximadamente cerca de 10 billones de
moléculas de proteínas de 10 mil tipos distintos y todas estas proteínas se sintetizan en el citosol.
Luego que es sintetizada tiene que ir a algún lugar específico que le corresponda, como a las
mitocondrias, al retículo endoplásmico, al Aparato de Golgi o a un lisosoma. Dicho destino lo
alcanzan porque la proteína también lleva una señal que le indica donde tiene que ir. Esta señal
se combina con el marcador del destino y el mecanismo hace que cada proteína vaya al lugar que
le corresponde. Esta hipótesis, llamada Hipótesis de la Señal, permite explicar el destino de gran
cantidad de moléculas dentro de la célula.
El citoplasma, puede ser subdividido en dos espacios principales: 1- el interior del sistema
de organoides y estructuras membranosas, y 2- el exterior de los organoides, representado por la
matriz citoplasmática o citosol, verdadero medio interno de la célula que rellena todos los espacios
no ocupados por el sistema de endomembranas, las mitocondrias y peroxisomas.
Todas las células eucariontes tienen el mismo juego de compartimentos, todos rodeados por
membranas.
1
 EL CITOSOL O MATRIZ CITOPLASMATICA
 EL RETICULO ENDOPLASMICO LISO , GRANULAR y SECTOR INTERMEDIO o DE
TRANSICION
 APARATO DE GOLGI
 LISOSOMAS
 PEROXISOMAS
 ENDOSOMAS
 NUCLEO
 MITOCONDRIAS
 ENDOSOMAS TARDIOS y TEMPRANOS
Vista general








de los compartimentos
La MATRIZ CITOPLASMATICA O CITOSOL es más o menos la mitad del volumen de una
célula o sea que es abundante, es el sitio donde se fabrican las proteínas y el sitio donde
ocurren la mayoría de procesos metabólicos.
El retículo endoplásmico LISO Y GRANULAR abarca la mitad de la cantidad de membrana
que tiene una célula.
El APARATO DE GOLGI se caracteriza por estar organizado como pilas de membranas ,
recibe lípidos y proteínas del retículo endoplásmico y después las envía a distintos destinos ,
al mismo tiempo que modifica todos esos productos que recibe , usualmente en forma
covalente mientras van en su ruta al destino.
Los LISOSOMAS que tienen enzimas digestivas y que se ocupan de digerir partículas
fagocitadas o lo que se incorporan por pinocitosis o sea partículas endocitadas
En su camino hacia los lisosomas, las partículas que fueron endocitadas pasan por otro
compartimento que se llama ENDOSOMAS .
Otro compartimento son los MICROCUERPOS O PEROXISOMAS que actúan en reacciones
de oxidación.
Las MITOCONDRIAS producen energía
El NUCLEO guarda la información genética que hace que todo funcione
Todos estos organoides en general hacen la misma función en cualquier célula pero una célula
difiere de otra en la cantidad que tiene de organoides. Por ejemplo: si una célula se ocupa
fundamentalmente de procesos que requieren de mucha energía tendrá muchas mitocondrias.
Distribución de los compartimentos
Estos organoides o compartimentos no están distribuidos al azar. En la mayoría de las células,
el Golgi está cerca del núcleo mientras que el retículo endoplásmico se encuentra irradiando hacia
todas las direcciones, desde el núcleo. Esta distribución característica depende de la interacción
entre cada organoide y el citoesqueleto; por ejemplo: la localización del retículo endoplásmico y
del Aparato del Golgi depende de los microtúbulos , si los microtúbulos se destruyen en una
célula, el Golgi se dispersa, se desconcentra y el retículo endoplásmico se colapsa y queda
ubicado en el centro de la célula .
Evolución de los compartimentos
Las relaciones entre los distintos organoides o compartimentos pueden ser explicadas desde su
origen a través de la evolución. De ésta forma se puede suponer como fue originada la
mitocondria, el retículo endoplásmico, el Golgi a partir de una célula primitiva o procarionte que
carecía de ellas
La célula procarionte primitiva o arquibacteria pudo haber aparecido hace más de 3000 millones
de años, tiene ADN fijo unido a la membrana plasmática y también tiene ribosomas unidos por
ARN mensajero. Aparentemente ésta célula en algún momento determinado sufrió un proceso de
2
invaginación de la membrana plasmática que dio origen al MESOSOMA y entonces ésta célula se
transforma en eubacteria La invaginación se profundiza y termina envolviendo al ADN con lo cual
queda formado el núcleo, con sus poros y láminas nucleares; el ADN siempre está unido a la
envoltura nuclear como se sabe actualmente.
El retículo endoplásmico es la misma membrana invaginada que quedó en relación con la E.N con
los ribosomas unidos a la membrana del retículo endoplásmico. El origen de la mitocondria se
explica a través de la hipótesis de la simbiosis original que supone que la célula primitiva fagocito
una bacteria la cual quedo convertida en mitocondria.
El citosol
En promedio el citosol representa el 50 % del volumen del citoplasma, y el pH es de 7,2, En
el citosol se producen la mayoría de las funciones citoplasmáticas. La matriz citoplasmática
contiene: agua, iones, metabolitos de bajo peso molecular y proteínas como las enzimas que
intervienen en la glucólisis anaeróbica, síntesis y degradación del glucógeno, y además toda la
maquinaria para la síntesis de proteínas: ARN mensajero, ARN transferencia, ARN ribosómico,
chaperonas, elementos del citoesqueleto, proteosomas.
El citosol de muchas células presenta inclusiones, son gránulos no limitados por membrana,
acúmulos de moléculas. Moléculas transitorias no esenciales para la vida detectable al MO. Por
ejemplo, las células musculares y los hepatocitos contienen gránulos de glucógeno, un polímero
de glucosa con función de almacenamiento de energía celular utilizable, llamados glicosoma.
Cuando la disponibilidad de glucosa se eleva la glucógeno sintetasa citosólica elabora
grandes polímeros ramificado de glucógeno. Los hepatocitos constituyen un tipo único en el
sentido de que no acumulan glucógeno para su propio uso sino para enviar glucosa hacia la
sangre a fin de mantener en ella una concentración constante de glucosa (glucemia) aun después
de varias horas de ayuno.
El citosol de adipositos contiene grandes gotas de triacilgliceroles casi puros, una forma de
almacenamiento de ácidos grasos. En los adipocitos de del tejido conectivo.
3
En algunos tipos celulares el citosol contiene pigmentos –es decir sustancias con color
propio- que son producidas en la misma célula o que provienen del exterior. El mas difundido es la
lipofucsina de color marrón, compuesta por fosfolípidos combinados con proteínas. Debido a que
aumenta con la edad, se lo conoce como pigmento de desgaste.
Finalmente, algunas células contienen en el citosol cristales de proteínas, de significado
generalmente desconocido.
En el citosol los ribosomas sintetizan proteínas
El ADN genómico que es considerado como el conjunto de instrucciones que dirigen todas
las actividades celulares. Estas instrucciones se llevan a cabo por medio de la síntesis de ARN y
proteínas. El comportamiento de una célula está determinado no solo por el conjunto de genes
que ha heredado sino también por cuales de estos genes se expresan en un momento
determinado.
Las células musculares y hepáticas, por ejemplo, contienen los mismos genes; la función de
estas células está determinada no por la diferencias de sus genomas, sino por patrones regulados
de expresión génica que dirigen el desarrollo y la diferenciación.
El primer paso de la expresión de un gen, la transcripción del ADN a ARN, es el nivel
primario de regulación de la expresión génica en procariotas y eucariotas. En las células
eucariotas los ARNs son modificados de varias formas – por ejemplo, eliminando intrones por
corte y empalme- para transformar el transcripto primario en su forma funcional. Los distintos tipos
de ARN tienen diferentes funciones en las células, el ARNm sirve de molde para la síntesis de
proteínas, los ARNr y el ARNt participan de la traducción del ARNm.
La síntesis de proteínas es la etapa final de la expresión génica. Sin embargo, la traducción
del ARNm es sólo el primer paso en la construcción de una proteína funcional. La cadena
peptídica se debe plegar en una conformación tridimensional adecuada.
LE 17-3
DNA
TRANSCRIPTION
mRNA
Ribosome
TRANSLATION
Polypeptide
Prokaryotic cell
Nuclear
envelope
DNA
TRANSCRIPTION
Pre-mRNA
RNA PROCESSING
mRNA
Ribosome
TRANSLATION
Polypeptide
Eukaryotic cell
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Resumen de las etapas que conducen desde el gen hasta las proteínas. Todas las proteínas
que se sintetizan en los ribosomas (excepto unas pocas elaboradas en las mitocondrias) se
fabrican en el citosol, pero solo una parte permanece en él. Las restantes se dirigen al núcleo, al
sistema de endomembranas, a las mitocondrias y a los peroxisomas.
Ribosomas o Gránulos de Palade
Los ribosomas o gránulos de Palade son organoides descubiertos a partir del Me debido a
que son muy pequeños. Pueden encontrarse en las células solas o unidas entre sí por una
molécula de ARNm formando polirribosomas, o unidos a la membrana del RE formando el RER o
REG.
Se caracterizaron como partículas subcelulares y normalmente se los designa de acuerdo a
su coeficiente de sedimentación: 70S para los ribosomas procariotas y 80S para los ribosomas de
células eucariotas, los cuales son de mayor tamaño. Tanto los ribosomas procariotas como
eucariotas están formados por dos subunidades distintas, compuesta por proteínas y por ARNr.
Proteínas y ARNr unidos por interacciones hidrofóbica no por uniones covalentes. Se
autoensamblan. La subunidad mayor del ribosoma es capaz de catalizar la formación de enlace
peptídico.
Durante la síntesis de proteínas un ribosoma se desplaza a lo largo de la cadena de ARNm,
mientras interactúa con diversos factores proteicos y el ARNt,
En la subunidad menor algunas proteínas forman dos áreas –una al lado de la otradenominadas sitio P (por peptidil) y sitio A (por aminoacil). La subunidad mayor las proteínas
ribosómicas formarían un túnel por el que saldría la cadena polipeptídica a medida que se
sintetiza.
ARNr DE LOS RIBOSOMAS
El ARNr tiene actividad enzimática o catalítica o sea que realiza reacciones químicas como las
enzimas. Esta característica se considera fundamental en la evolución de la vida sobre la tierra, ya
que permitió el origen de las primeras células y su evolución.
La letra S indica "unidades Svedberg” del coeficiente de sedimentación. Es una medida que es
proporcional al peso y tamaño de la partícula y que permite tener una idea de sus dimensiones,
expresarlas fácilmente y poder compararlas con otras. Si, en cambio, quisiéramos decir el peso o
el tamaño de los ribosomas, tendríamos que expresar números muy largos, difíciles de recordar;
por ese motivo se utilizan las unidades "S".
Composición química: ARN 50 % y proteínas 50 %
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Cada ribosoma eucariótico está compuesto por dos subunidades –una mayor y otra menoridentificadas con las siglas 40S y 60S. Los números hacen referencia a los coeficientes de
sedimentación de las subunidades. Juntas la subunidades 40S y 60S forman la unidad 80S que
representa al ribosoma completo.
Cada unidad ribosómica está integrada por una o más moléculas de ARNr más un
determinado número de proteínas. Así, la subunidad mayor contiene los ARNr 28S, 5,8S y 5S más
50 proteínas denominadas L1....L50; y la subunidad menor contiene el ARNr 18S mas 33
proteínas S1...S33. Dado que las 83 proteínas ribosómicas se construyen a partir de otros tantos
ARNm, puede decirse que en la formación del ribosoma intervienen 85 genes (83 corresponden a
las proteínas, uno al ARNr 45S y otro al ARN 5S)
Función: interviene en la síntesis de proteínas, siendo el lugar donde se ordenan todos los
componentes que actúan en la misma. Es la "fabrica" donde se encuentran todas las maquinarias
biosintéticas de las proteínas. Sólo necesita al ARNm que le lleva el código de cómo tiene que ser
la secuencia de aminoácidos y el ARNt que trae cada uno de los aminoácidos a medida que se
van necesitando. El ARNm sería el "director " de la fabrica y el ARNt el que trae la "materia prima”,
que son los aminoácidos.
ARN de transferencia: Durante la traducción, cada uno de los 20 aa debe ser alineado con
su correspondiente codón del ARNm molde. Todas las células contienen distintas moléculas de
ARNt que sirven como adaptadores en este proceso.
Los ARNt tienen una longitud de 70 a 80 nucleótidos con una estructura en forma de hoja de
trébol y horquilla debida a la complementariedad de bases entre las distintas regiones de la
molécula.
Los ARNt para poder actuar como adaptadores necesitan dos regiones distintas, una
secuencia CCA en su extremo 3`al cual los aa se unen covalentemente, en concreto a la ribosa de
la adenosina. La secuencia del ARNm es reconocido por el lazo del anticodón, localizado en el
extremo de la molécula del ARNt plegada el cual se une al codón adecuado mediante
complementariedad de bases
Los ribosomas han sido considerados durante mucho tiempo estructuras pasivas en las cuales
ocurre la elongación de la cadena de proteína, sin embargo actualmente se considera que son
participantes activos en la biosíntesis de proteínas.
COMPARTIMIENTOS INTRACELULARES Y TRÁFICO DE PROTEÍNAS
A diferencia de las bacterias, que generalmente constan de un único compartimiento rodeado
de membrana plasmática, las células eucariotas están dividas en compartimientos rodeados de m
que son funcionalmente distintos. Cada compartimiento u orgánulo contiene su propia colección
de enzimas, moléculas especializadas, y un mecanismo de distribución que transporta
específicamente los compuestos de un compartimiento a otro.
Para que una célula funcione de manera adecuada, cada una de sus numerosas proteínas
debe estar ubicada en la membrana o el compartimiento acuoso celular indicado.
Unas pocas proteínas, codificadas por el DNA de las mitocondrias y los cloroplastos, se
sintetizan en los ribosomas de estos organoides y se incorporan directamente a compartimientos
dentro de ellas. No obstante, la mayoría de las proteínas de las mitocondrias y los cloroplastos,
todas las de las otras organelas, partículas y membranas de una célula eucarionte son codificadas
por el ADN nuclear, se sintetizan en los ribosomas del citosol y se distribuyen hacia sus destinos
correctos a través de diferentes mecanismos.
Figura: los principales compartimientos de una célula eucariota son: el núcleo contiene el
genoma y es el lugar de la síntesis de ADN y ARN. El citoplasma que lo circunda consiste en
citosol y organelas citoplasmáticas. El citosol constituye la mitad del volumen celular. El RE
presenta ribosomas adheridos a su superficie citoplasmática, los cuales sintetizan proteínas
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integrales de membrana, proteínas solubles destinadas a la secreción o a su transporte a otros
organoides. También produce los lípidos. El complejo de Golgi, una serie de compartimientos en
sacos o cisternas, recibe los lípidos y proteínas del RE y las distribuye hacia diferentes destinos
intracelulares modificándolas o a la membrana plasmática.
.
Figura B: Las proteínas pueden desplazarse entre compartimientos de diferentes maneras.
Los cloroplastos y las mitocondrias generan la mayor parte del ATP que se requiere. Los
lisosomas con sus enzimas digestivas que degradan tanto orgánulos celulares muertos o
desgastados como macromoléculas captadas del exterior de las células por endocitosis y
fagocitosis. Primero deben pasar por compartimientos como los endosomas. Los peroxisomas,
son pequeñas vesículas que contienen enzimas oxidativas. La distribución de los organoides no
es al azar e intervienen los elementos del citoesqueleto.
El primer acontecimiento clasificatorio tiene lugar durante el crecimiento inicial de las cadenas
polipeptídicas nacientes en ribosomas del citosol. Para entender los principios generales de est
sistema de señales de clasificación es importante distinguir tres sistemas diferentes mediante los
cuales las proteínas se desplazan:
 el tráfico de proteínas entre el citosol y el núcleo a través de los poros nucleares (NPC) los
cuales actúan como puertas selectivas que pueden transportar moléculas específicas y
ensambles de macromoléculas y difusión de moléculas pequeñas: transporte por puerta
(gate transport).
 transporte de transmembrana: es este caso las proteínas atraviesan la membrana
directamente y se meten al interior de las mitocondrias, peroxisomas, RE y plástidos. Esto lo
hacen por translocación debido a proteínas translocadoras específicas que hay en la
superficie de estos organoides formando canales o translocones. La proteína transportada
usualmente tiene que estar desplegada, y tener estructura primaria para poder entrar a/t de
la membrana desde el citosol hacia un espacio topológico diferente.
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 Transporte vesicular: las vesículas de
transporte cargan proteínas de un
compartimiento a otro. A medida que la
membrana
produce
vesículas
por
gemación se cargan de moléculas del
lumen
del compartimiento. Tras el
transporte, por fusión con la m del
compartimiento diana, estas vesículas
descargan su cargamento en el interior
del otro compartimiento.
Las señales específicas, secuencias orientadoras,
directamente a su destino, como por
ejemplo el núcleo, RE, mitocondrias o
peroxisomas. Pero también las proteínas
pueden tener una señal que las mande a
una estación intermedia que es el RE. Del
RE esa señal les puede indicar también
que tienen que seguir y pasar al Golgi que
es
otra
estación
intermedia
de
clasificación y del Golgi van a los
endosomas, de ahí a los lisosomas o a las
vesículas de secreción, finalmente de las
vesículas de secreción las proteínas
pueden salir de la célula.
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pueden hacer que las proteínas vayan
Las señales pueden ser de dos tipos:
PEPTIDO SEÑAL
Es un segmento de la proteína situado en la punta o en el medio de la misma A veces después
que la proteína alcanzó su destino es eliminado por una enzima que es la PEPTIDASA de
SEÑAL. Los péptido señal se utilizan para el tráfico de proteínas del citosol a
retículo endoplásmico
mitocondrias
peroxisomas
núcleo
Tenemos entonces que cuando el lugar que hay que alcanzar es por transporte transmembrana o
por puertas se utiliza un PEPTIDO SEÑAL.
PARCHE SEÑAL
Consiste en una estructura tridimensional formada por varios pedacitos de la proteína
relacionados. En éste caso los aa. que forman el parche se encuentran en distintas partes de la
proteína. En general no son eliminados después que la proteína alcanzó su destino a diferencia
del péptido señal. Se utilizan cuando las proteínas tienen que ir a:
aparato de Golgi
lisosomas.
La síntesis de todas las demás proteínas codificadas por el núcleo se completan en los ribosomas
citosólica “libres”; y las proteínas terminadas son liberadas hacia el citosol.
Plegamiento y modificación de las cadenas polipeptídica
En la última fase de la síntesis de proteínas, la cadena polipeptídica naciente se pliega (acción de
las chaperonas) y modifica hasta obtener su forma biológicamente activa, hecho que puede
comenzar durante la síntesis o luego de producida ésta. No obstante, algunas proteínas no
obtienen su conformación biológica activa hasta después de haber sufrido una o más reacciones
de modificación o maduración, denominadas modificaciones post-traduccionales. Entre ellas
pueden consignarse:
SINTESIS DE PROTEINAS PARA MITOCONDRIAS, MECANISMOS PARA SU LLEGADA
La mitocondria requiere para su normal funcionamiento la incorporación de lípidos y proteínas
sintetizadas en el citosol, un proceso que ocurre de manera continua durante el período de
interfase del ciclo celular. Conforme las organelas aumentan de tamaño, una o más organelas
hijas se desprenden por brote de un modo similar a como lo hacen las células bacterianas durante
su división.
Las proteínas recién elaboradas en los ribosomas citosólicos, pasan al citosol y luego son
captadas de manera específica por la organela adecuada, mediante la unión a proteínas
receptoras en la superficie de la organela que reconocen secuencias de orientación-captación
específica.
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Estas proteínas se asocian a
chaperonas de la familia hsp70,
que se encargan de mantenerlas
desplegadas para que pueden
llegar a la mitocondria y atravesar
sus membranas. Al contactar con
la membrana mitocondrial externa
se asocia a una nueva hsp70,
perdiendo a la anterior. Esto
incorpora a la proteína a la
mitocondria con gasto de energía
(ATP). Una vez ingresada en la
matriz, la proteína se despliega
con la colaboración de las
chaperonas hsp60. Todas las
proteínas importadas del citosol
incluyen en el extremo amino de
sus moléculas un péptido señal de 25 aminoácidos. Dada la información contenida en el péptido
señal, apenas las proteínas surgen del ribosomas son conducidas a las mitocondrias en cuyas
membrana hay un receptor para el péptido. Si la proteína está destinada a la matriz, una proteasa
escinde el péptido señal y la moléculas e libera en la matriz, por su parte las proteínas destinadas
a las membranas poseen señales adicionales que las retienen en la bicapa lipídica de la
membrana apropiada.
Para atravesar las membranas interna y externa se valen de translocones que atraviesan estas
membranas y se encuentran unidos a este nivel
SINTESIS DE PROTEINAS PARA PEROXISOMAS,
MECANISMOS PARA SU LLEGADA A DESTINO
Es un mecanismo poco conocido. Tras ser liberadas
desde los ribosomas citosólicos, las proteínas
peroxisómicas recién sintetizadas, a diferencia de las
proteínas mitocondriales y de los cloroplastos, por lo
general se pliegan hacia su conformación madura en el
citosol, antes de su importación hacia la organela. Esta
importación requiere la hidrólisis de ATP. Muchas
proteínas de la matriz peroxisómica utilizan una
secuencia orientadora SKL (de tres aminoácidos),
ubicada en el extremo C-terminal que no se separa tras
la
importación.
Esta
secuencia
requiere
del
reconocimiento de una proteína receptora citosólicaperoxina- PTSR1; que lo acompaña hasta entrar al
organoide y luego en la luz del mismo se disocia,
volviendo al citosol para captar otra proteína destinada al
peroxisoma.
Herencia de los organoides
Por último mencionamos con respecto a los compartimentos celulares que la célula no hace sus
organoides de novo (de nuevo; a partir de componentes nuevos) sino que se necesita información
que se encuentra en los mismos organoides; entonces los organoides se fabrican a partir de otros
organoides.
Cuando la célula se reproduce por mitosis tiene que duplicar todos sus organoides primero, para
lo cual los agranda y los divide en organoides hijos que van a ir a cada una de las células hijas
que heredan de su madre un juego completo de organoides. Esta herencia es esencial sino la
célula hija no puede fabricar organoides.
De ésta manera vemos que la información que se
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requiere para construir un organoide no está en el ADN sino que está en el mismo organoide y
esto es lo que se llama INFORMACION O HERENCIA EPIGENETICA o también se llama
HERENCIA NO MENDELIANA O HERENCIA MATERNA. Esta información epigenética es
esencial para la propagación de una célula a la otra de los organoides así como la información
genética es esencial para la herencia de las proteínas. En el caso de la fecundación, la mayoría
de los organoides los aporta el ovulo , ya que los tiene en el citoplasma . Por lo tanto el cigote y a
posteriori el nuevo individuo hereda los organoides solo de la madre y no del padre, con algunas
excepciones.
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PARTE 5
TRAFICO VESICULAR MEDIANTE LAS RUTAS SECRETORAS Y ENDOCÍTICAS
MECANISMOS DE SECRECION
Generalidades: ahora dirigiremos nuestra atención hacia la clase muy grande de proteínas que
se sintetizan y clasifican en la VÍA SECRETORA. Según con lo que acabamos de describir el
interior celular se encuentra compartimentalizado de un modo tal que la síntesis proteica, la
síntesis lipídica, la secreción se lleva a cabo en compartimientos distintos. Dentro de los
compartimientos se encuentra el sistema de endomembranas, llamado antiguamente sistema
vacuolar citoplasmático, cuya génesis se atribuye a un proceso de invaginación de la mp a
modo de horquilla la que ulteriormente perderá el istmo que lo comunica con el medio extracelular.
Los componentes del Sistema de Endomembranas son:
 Envoltura nuclear
 Retículo endoplásmico
 Aparato de Golgi
 Lisosoma
 Endosomas
 Vesículas.
Estos componentes no deben ser considerados como entidades separadas e independientes, se
encuentran formando una unidad funcional de amplia intercomunicación entre sí
Cada uno de estos componentes está formado por una membrana biológica similar a la
membrana plasmática, que forma estructuras cerradas conteniendo en su interior distintas
moléculas. Estas estructuras o sacos pueden ser:
Vesículas o vacuolas son bolsas esféricas más chicas o mas grandes.
Cisternas, son sacos aplanados.
Túbulos son cilindros alargados, irregulares.
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Los organelos del sistema de endomembrana son parte de una red dinámica integrada en la
que los materiales se envían y regresan de una parte de la célula a la otra. Casi en su totalidad los
materiales se trasladan entre los organelos en pequeñas vesículas de transporte limitadas por
membrana que se desprenden de un compartimiento donador de membrana, se mueven por el
citoplasma en forma dirigida, a menudo tiradas por proteínas motoras que operan sobre rieles
formados de microtúbulos. Cuando llegan a su destino, las vesículas se fusionan con la
membrana del compartimiento receptor, el cual recibe el cargamento soluble de la vesícula así
como su envoltura membranosa.
Ya se han identificado varias vías: biosintética y secretora en la que se sintetizan proteínas en
el retículo endoplasmático, se modifican en el Golgi y se transportan desde el Golgi a varios
destinos, como la membrana plasmática, un lisosoma, o se descargan (secretan) de la célula ya
sea por secreción constitutiva o secreción regulada. En esta última los materiales se almacenan
en paquetes y se descargan solo como respuesta a un estímulo apropiado. La vía endocítica a
través de la cual los materiales se mueven de la superficie externa de la célula a los
compartimientos, como los endosomas y lisosomas que se localizan dentro del citoplasma.
Retículo endoplasmático (ER)
Al ser observado al ME se comprobó que se
extendía a través del citoplasma naciendo en la
envoltura nuclear, cómo una continuidad de la misma.
Está compuesto por una red tridimensional de túbulos
y sacos aplanados interconectados. A pesar de su
extensión y de su intrincada morfología, constituye un
organoide indiviso, ya que posee una membrana
continua y una sola cavidad. Está dividida en una serie
de laberintos con tubulos que se ramifican y sacos
aplanados
que
se
llaman
cisternas,
todos
intercomunicados de modo que el interior del retículo
endoplásmico o espacio intraluminal, forma una
continuidad que encierra un solo espacio; ese espacio es llamado también luz del retículo
endoplásmico. Ocupa el 50% del total de membranas y 10% del volumen celular. El citoesqueleto
se encarga de mantener a sus componentes en posiciones más o menos fijas dentro del
citoplasma.
El ER juega un papel muy importante en la biosíntesis celular, su membrana es el lugar de la
síntesis de todas las proteínas de transmembrana y lípidos de la mayoría de los organoides
celulares, incluyendo el propio ER, complejo de Golgi, lisosomas, endosomas, vesículas
secretoras y mp. La membrana del ER también contribuye a la formación de membrana en
mitocondrias, peroxisomas y cloroplastos al
sintetizar lípidos de membrana. Participa en la
producción de esteroides, metabolismo del
glucógeno, destoxificación y secuestro de
Ca++.
En su porción más cercana a la envoltura
nuclear, este retículo posee en su superficie
que contacta con el citosol unas estructura
ricas en ARN y proteínas, los ribosomas, y en
su extremo mas distal carece de los mismos.
Basándonos en esta característica se clasificó
al ER en Retículo Endoplásmico Rugoso y
Retículo Endoplásmico Liso, según la
presencia o no de los ribosomas. Si bien esta
división es sumamente útil a los fines didácticos, es menester señalar que ER existe uno solo y
posee dos porciones: una porción con ribosomas (rugoso) y una porción carente de ellos (liso).
Cada una de las porciones además de poseer características morfológicas, difiere también en
cuanto a sus funciones.
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¿Por qué los ribosomas no se adhieren al REL y si a la envoltura nuclear externa?
¿Cuáles son las principales diferencias morfológicas entre el RER y el REL? ¿ las principales
diferencias funcionales?
¿Cuáles son las tres proteínas que se esperaría encontrar como componentes integrales de la
membrana del RER y que estarían ausentes de la del REL? ¿Cuáles son las dos proteínas del
REL que no están presentes en el RER?
Retículo endoplasmático rugoso (RER)
El RER se encuentra conformado por una trama tridimensional de cisternas, sacos aplanados
dispuestos en capas, paralelas que se originan en la envoltura nuclear con ribosomas adheridos
en su cara citosólica.
Los ribosomas adheridos a las membranas definen al RE rugoso (RER o REG)
El proceso de síntesis de cualquier proteína comienza en el núcleo celular con la activación del
gen respectivo, cuya información se transcribe (se copia) a una molécula de ARNm, información
correspondiente para la síntesis de una determinada proteína. Vale decir que lo que sale del
núcleo, no es el ADN sino la información génica. Este mensaje génico es interpretado en el citosol
mediante un proceso llamado traducción por la acción conjunta de ribosomas, ARNt que
transportan los diferentes aminoácidos y una multitud de enzimas.
La síntesis de péptidos a partir de la información del RNA comienza siempre en los ribosomas
libres del citosol. Se ha comprobado que a medida que la síntesis progresa, la cadena
polipeptídica crece y asoma al citosol, aquí caben dos caminos

El proceso continúa en los ribosomas libres hasta completarse la síntesis de la proteína y
los ribosomas no se unen al RE.

El péptido es reconocido con señal, y todo el conjunto (péptido mas ribosomas) es
transferido a la membrana del RER. Este es el mecanismo del péptido señal, cuya
secuencia es reconocida por una partícula llamada partícula de reconocimiento de la
señal o PRS.
Por lo tanto existen en el citosol dos poblaciones de ribosomas separadas espacialmente: los
ribosomas unidos a membrana, unidos a la cara citosólica del ER y los ribosomas libres. Ambos
son
estructuralmente
y
fisiológicamente idénticos. Difieren
solo en la proteína que están
fabricando en un momento dado.
Cuando un ribosoma comienza a
sintetizar una proteína con péptido
señal, la propia señal conduce a todo
el conjunto (péptido mas ribosoma) a
la m del ER, este es el mecanismo del
péptido señal, cuya secuencia es
reconocida por la partícula de
reconocimiento de la señal o PRS.
Dado que muchos ribosomas pueden
unirse simultáneamente a una misma
molécula
de
ARN
mensajero,
normalmente forma un polirribosoma
Cada uno de los ribosomas
asociados a una molécula de ARNm
puede volver al citosol cuando termina
la traducción cerca del extremo 3´ de
la molécula de ARNm.
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El péptido señal es quien dice al ribosoma cuando debe unirse al ER y si no hay péptido señal
permanecerá libre en el citosol.
Una vez que los ribosomas que sintetizan estas proteínas se unen al ER rugoso, las proteínas
penetran o atraviesan la membrana del ER de manera cotraduccional, o sea durante su síntesis.
Las proteínas solubles de esta clase primero se ubican en la luz del ER y luego son enviadas a la
luz de otras organelas, o se secretan de la célula. Del mismo modo, las proteínas integrales de m
de esta clase primero se insertan en la membrana del ER rugoso durante su síntesis; algunas
permanecen allí, pero muchas al final llegan a ubicarse en la membrana plasmática o en las
membranas del ER liso, el complejo de Golgi, los endosomas o los lisosomas.
Translocación de proteínas de secreción a través de la membrana del ER
Recordemos que las proteínas del RER pueden ser:
 De transmembrana, que solo son translocadas parcialmente a través de la m del ER y por
lo tanto se mantienen unidad a ella, mantenerse en el ER o estar destinadas a las m de
otros organoide o a la membrana plasmática.
 Proteínas solubles o de exportación: que son completamente translocadas a través de la m
del ER y liberadas en el lumen, pasan al REL, luego al Golgi quien les otorga membrana.
Las proteínas se ubican ahora en el interior de vesículas de secreción que las transportarán
hasta la membrana plasmática y alcanzar el medio extracelular. Distinto es el caso de las
proteínas lisosomales, que emergen como una vesícula del aparato de Golgi y se fusiona
con los endosomas para alcanzar a los lisosomas.
Dado que la proteína de importación al ER no es liberada al citosol, porque la síntesis se
detiene hasta que el polirribosama alcance la m del ER, no es necesaria la ayuda de chaperonas,
no existe peligro que se pliegue antes de alcanzar el translocador de la membrana.
Entrada de proteínas al RE: Los péptidos señal fueron descubiertos por primera vez en
proteínas importadas al ER
A principios de los años 70 fue postulada la hipótesis de la señal la cual postulaba que la
secuencia líder actúa de péptido señal dirigiendo la
proteína de secreción hacia la membrana del ER, una
vez en ella y antes de que la cadena polipeptídica
esté completa, el péptido es hidrolizado por una
peptidasa señal de la membrana del ER. La
secuencia de señal N-terminal emerge del ribosoma
sólo cuando el polipéptido alcanza una longitud de 70
aa, porque cerca de 30 aa permanecen ocultos en el
ribosoma.
El péptido señal es dirigido a la membrana del
RE por lo menos mediante dos componentes: una
partícula de reconocimiento de la señal PRS o SRP,
que se une al péptido señal por medio de una
proteína adaptadora NAC; y viaja en forma cíclica
entre la membrana del ER y el citosol, y un receptor
de PRS conocido como proteína de desembarcadero
(docking) presente en la membrana del ER. A su vez
el ribosoma se apoya sobre otra molécula que es
receptora para la subunidad mayor, llamada riboforina. Esta proteína es la responsable del
anclaje del ribosoma a la cara citosólica del ER. La unión ribosoma- riboforina determina la
apertura de una estructura proteica en forma de túnel denominada translocón, por donde la
proteína se introduce al lumen del ER.
La PRS es una ribonucleoproteína formada por 6 proteínas y ARN pequeño citosólico. La
PRS y el receptor de SRP están presentes en todas las células eucariotas. Una de las proteínas
de la PRS (P54) puede unirse a secuencias señal para el ER. Otras proteínas de la PRS (o
15
dominios) detienen la síntesis del polipéptido en el ribosoma, hasta que el complejo (ARNm;
ribosoma, aa-ARNt; polipeptido naciente y SRP) contacta con la superficie citosólica del ER donde
la SRP es reconocida por una proteína receptora de SRP o proteína anclaje.
La PRS y su receptor sólo inician la transferencia de la cadena reciente a/t de la membrana
el ER; luego se disocian de la cadena, la cual es transferida a un conjunto de proteínas de
transmembrana llamadas translocón que atraviesa la membrana del ER como si fuera un túnel.
El
complejo ha quedado dispuesto sobre le RE de tal forma que se favorece su interacción con otra
proteína integral de la m del ER, situada en posición vecinal al PRS-R. Esta nueva proteína se
llama proteína receptora de ribosoma o riboforina, porque su misión es la de reconocer la
subunidad mayor del ribosoma que forma parte del gran complejo y, mediar en la entrada del
polipéptido naciente al interior del ER, efectuando un papel como “poro” de la membrana. En la
riboforina se abre un “canal de translocación” que permite la entrada en el lumen de la cadena
polipeptídica creciente. De ahí el nombre de translocasa para la riboforina. Para De Robertis la
riboforina es una proteína receptora del ribosoma que se encuentra vecina al translocón. En
levaduras y células de mamíferos, los canales de translocación que atraviesan la membrana del
ER están constituidos por tres proteínas transmembrana denominadas Sec61.
 Normalmente la señal peptídica queda enganchada en la pared del translocón y se forma un
asa que a medida que la proteína se va volcando se hace mas grande. Ahora actúa una
enzima la peptidasa señal la cual corta al péptido señal y lo degrada, ya no le hace falta.
 La cadena de aa sigue fabricándose sin ninguna traba hacia el interior del ER. Una vez que
la proteína están fabricadas y dentro del RER, se pliega gracias a las chaperonas hsp 60.
Se desarma el sistema, el ribosoma se separa y se cierra el poro del translocón.
16
Muchas proteínas en las levaduras, así como algunas proteínas en las células de mamíferos son
sintetizadas en ribosomas citosólicos libres, y su incorporación postraduccional al RE no
requiere de PRS. En su lugar, su secuencia señal es reconocida por proteínas receptoras
diferentes (el complejo Sec 62/63) asociadas al complejo Sec 61 en la membrana del RE. Se
requiere de chaperonas citosólica para mantener las cadenas polipeptídicas en una
conformación desplegada para que puedan entrar por el canal Sec 61; y se requiere otra
chaperona en el RE (denominada BiP) para tirar de la cadena peptídica a través del canal y
hacia adentro del RE.
Inserción de proteínas de membrana en la membrana del ER
Lo anterior ocurre en el caso de proteínas solubles, ya que en proteínas de transmembrana, es
decir destinadas a permanecer en la membrana es más complejo, ya que algunas zonas de las
proteínas o cadena polipeptídica son translocadas a través de la bicapa lipídica y otras no
(translocación parcial).

Un péptido señal amino terminal inicia la translocación, igual que para el caso de
proteínas solubles, pero un segmento adicional hidrofóbico de la cadena polipeptídica frena
el proceso de transferencia antes de que toda la cadena haya sido translocada (señal de
anclaje o stop o secuencias topogénicas, detención de la transferencia. Cuando esta
segunda secuencia entra al canal de translocación (Sec 61), el canal libera lateralmente a la
proteína en la bicapa lipídica, y la secuencia amino terminal es cortada, por la peptidasa
señal, dejando a la proteína transmembrana insertada en la membrana. La síntesis de la
proteína del lado citosólico continúa hasta completarse.

Un péptido señal interno reconocido por la SRP, permanece en el interior de la bicapa
lipídicas como hélice alfa que atraviesa la membrana, la cadena naciente se alarga y la
porción del lado C-terminal de la secuencia señal pasa a través del translocón hacia la luz
del ER. Una vez completada la síntesis de la proteína, la secuencia interna de señal y
fijación se mueve desde el translocón hacia la bicapa lipídica, y se forma la proteína de
transmembrana de unipaso.
17

La proteína de multipaso como la GLUT1: la hélice N-terminal actúa como una secuencia
señal y fijación no escindida, que dirige la unión de la cadena polipeptídica naciente a la m
del ER rugoso y el comienzo de la inserción cotraduccional. En este paso intervienen tanto
la SRP como el receptor de PRS. Tras la síntesis de la hélice 2, que actúa como secuencia
de detención de transferencia y fijación a la m, la salida de la cadena hacia la luz del ER a/t
del translocón se detiene. Entonces, las dos primeras hélices salen del translocón hacia la
bicapa lipídica de la m del ER. El terminal C de la cadena naciente sigue creciendo en el
citosol. Asas helicoidales subsiguientes podrán insertarse de manera semejante, aunque
la SRP y su receptor sólo se necesitan para la inserción de la primera secuencia de señal y
fijación. De Robertis propone que las señales adicionales que actúan como péptidos señal
serían dirigidas hacia la membrana del RER por sucesivas PRS y todas abordarían la
membrana por el mismo translocón. Para ello a medida que ingresan nuevas señales en el
translocón, las precedentes salen por un costado y se ubican entre los fosfolípidos de la
bicapa.

Estas proteínas que quedan atravesadas en la membrana del RE pueden seguir varias
vías: quedarse en la membrana del ER, pasar a la membrana de otro compartimiento del
sistema de endomembranas, o pasar a la membrana plasmática.
Modificaciones postraduccionales y control de calidad en el RER
Los polipéptidos sintetizados en la membrana y la luz del ER rugoso pasan por modificaciones
antes de llegar a su destino:

Formación de enlaces disulfuro entre cadenas laterales de los residuos de cisteína.

Plegamiento adecuado

Adición y procesamiento de carbohidratos (primeras etapas de Glicosidación)
Con respecto a la 1º y 2º, el ER contiene varias proteínas que aceleran el plegamiento de las
proteínas como ser la proteína disulfuro isomerasa PDI, es uno de los catalizadores de
plegamiento, las Hsp 70 la cual se une de forma transitoria a la proteína e impide que se
plieguen mal, las lecitinas, etc.
Sólo las proteínas correctamente plegadas son transportadas desde el ER rugoso hacia el
complejo de Golgi. Las proteínas de secreción y de m mal plegadas a menudo se degradan
una o dos horas después de su síntesis en el ER, pero se ha comprobado que se transportan
desde la luz del ER, en sentido retrogrado a/t de un translocón, hacia el citosol, donde son
degradadas.
Otro aspecto del control de calidad del ER es la retención en la luz del ER de las proteínas
“residentes” solubles como las Hsc 70 y la PDI, que catalizan el plegamiento de las proteínas
recién elaboradas.
18
¿Cómo? La respuesta está en una secuencia C-terminal específica que hay en las
proteínas residentes del ER y en un receptor que reconoce esta secuencia. La PDI, la Hsc 70
luminal y muchas otras proteínas residentes en el ER poseen una secuencia de cuatro aa, KDEL,
en su terminal C. Este receptor se encuentra principalmente en el cis Golgi y en las vesículas de
transporte de ER a Golgi; su función más importante es unirse a proteínas con la secuencia de
reconocimiento KDEL y retornarlas hacia el ER.
Glucosidación de las proteínas en el ER
La mayor parte de las proteínas que se sintetizan en el ER lo hacen en forma de
glucoproteínas, lo que significa que a la secuencia aminoacídica se le agrega un grupo
glucídico. Este agregado se lleva a cabo en el RER mismo, y consiste en la adición de un
glúcido de 14 monosacáridos preformados por un complejo mecanismo que incluye una
enzima que transfiere la cadena de monosacáridos a los grupos aminos de los aa asparagina.
Posteriormente este grupo será modificado en su camino hacia la mp, en el Golgi.

Los oligosacáridos de las proteínas tienen varias funciones dependiendo de la proteína.
Pueden proteger a la proteína de la degradación, retenerla en el ER hasta que se haya
plegado correctamente o ayudar a guiarla hasta el orgánulo apropiado actuando como señal
de transporte, como en el caso de las proteínas lisosomales. Cuando se colocan en la
superficie celular, los oligosacáridos forman el glucocaliz y pueden participar en el
reconocimiento de una célula por otra. En el ER, los azúcares son añadidos al dolicol
fosfato, un fosfolípido que es el que transfiere al oligosacárido a la proteína que es
translocada a través de una enzima la oligosacárido transferasa u oligosacriltransferasa.
Funciones del RER
-
Síntesis de proteínas en los ribosomas. Todas estas proteínas tienen como destino:

ser secretadas

quedar en el RER

ir a los endosomas , lisosomas y complejo de Golgi

quedar en la membrana plasmática como pasaje simple y múltiple

plegarse. Este plegamiento es controlado por las proteínas chaperonas hsp 70. Si
reconocen tramos de proteínas incorrectamente plegadas los asisten para que se plieguen
bien, si no lo logran, las proteínas mal plegadas se degradan en el propio RER o salen al
citosol.

Recibir el agregado de oligosacáridos, proceso que comienza en el RER y termina en el
Golgi.

sintetizar de proteoglicanos, glicoproteínas formadas por la unión de proteínas con GAG,
polisacáridos complejos constituidos por una sucesión de unidades disacáridas
Retículo endoplasmático liso (REL)
Es un sistema laberíntico irregular y no de cisternas paralelas como se describe el RER. El REL
se halla libre de ribosomas. En la gran mayoría de las células estas regiones son escasas y solo
existe una pequeña región del ER que es lisa parcialmente y parcialmente rugosa, que se
denomina elementos transicionales porque de ella emergen las vesículas que transporten
proteínas y lípidos recién sintetizados hacia el Golgi. El REL es el lugar donde se sintetizan los
fosfolípidos de membrana, en el lado citosólico de la bicapa. Una vez fabricados deben cambiar al
lado luminal y para ello tienen translocadores fosfolipídicos llamados flipasas que mueven esas
moléculas de la cara citosólica a la cara luminal. El REL colabora en la fabricación de triglicéridos.
Síntesis de lípidos, fosfolípidos, esteroide y triglicéridos
No obstante en determinadas células especializadas el REL es abundante, por ejemplo:

En las células pertenecientes a las gónadas y a las glándulas suprarrenales, el REL tiene
varias enzimas que intervienen en la síntesis de hormonas esteroides a partir del colesterol
19
(por ejemplo las células de Leydig secretora de testosterona de los testículos humanos, las
células granulosas del ovario secretan estrógenos, progesterona.

Los hepatocitos son otro ejemplo, principal lugar de producción de partículas lipoproteicas
para la exportación. Las enzimas que sintetizan los componentes lipídicos de las
lipoproteínas se localizan en la membrana del REL, como también las enzimas que
catalizan una serie de reacciones de detoxificación de drogas liposolubles provenientes del
exterior y compuestos producidos por el metabolismo que resultan perjudiciales. Las
reacciones de detoxificación más estudiadas están catalizadas por las enzimas de la
familia de citocromos P450, los cuales junto a otras enzimas, convierten las sustancias
tóxicas en moléculas hidrosolubles que salen de la célula con facilidad.

Desfosforilación de la glucosa 6-fosfato. En la membrana del REL de los hepatocitos se
encuentra la enzima glucosa 6-fosfatasa que tiene por función extraer el fosfato de la
glucosa 6-fosfato, que se convierte en glucosa libre. A diferencia de la glucosa 6-fosfato, la
glucosa libre puede abandonar la célula y pasar a la circulación sanguínea para ser
utilizada como fuente de energía por los tejidos. Debe señalarse que la glucosa 6-fosfato
proviene de la glucosa 1-fosfato, esta última surge de la degradación del glucógeno
depositado en el citosol de los hepatocitos en forma de inclusiones.

El REL es el principal depósito de Ca++ de la célula. La concentración de Ca++ en el
citosol es muy inferior a la existente en el líquido extracelular y en la cavidad del RE. Las
diferencias se deben a la actividad de sendas bombas de Ca++ localizadas en la
membrana del REL y en la membrana plasmática. Ambas remueven el Ca++ del citosol,
que pasa al REL o al líquido extracelular. El traslado del ion en sentido inverso es pasivo,
pues se produce por canales iónicos. En las células en general los canales de Ca++ se
abren mediante un ligando, el IP3. En cambio, en las células musculares estriadas los
canales de Ca++ del retículo sarcoplasmático (una forma especializada del REL) son
dependiente de voltaje, ya que se abren cuando se modifica el potencial de membrana.
Esta liberación y posterior recaptación del Ca++ por el retículo sarcoplasmático median la
contracción rápida y la relajación de las miofibrillas durante cada ciclo de la contracción
muscular.
Aclaración: es interesante mencionar que esta capacidad de destoxificación es modificable por
determinados compuestos llamados inductores enzimáticos, los que tienen la capacidad de
aumentar el número de complejos enzimáticos, también como consecuencia de esto se observa al
Me un aumento en el número de cisternas del REL. Drogas inductoras enzimáticas son por
ejemplo el alcohol etílico, el fenobarbital, etc. Esto es la base por el cual un bebedor asiduo puede
tomas más alcohol que una persona normal y mantenerse de pie aún, dado que posee mayor
cantidad de enzima encargada de degradar el alcohol ingerido, por lo que sus efectos se notan
con una ingesta etílica mayor. El término destoxificación hay que manejarlo con mucho cuidado
dado que en ciertas ocasiones, un compuesto de toxicidad despreciable es modificado en el REL
y origina un metabolito más tóxico que el compuesto original. Es lo que ocurre por ejemplo en la
intoxicación con alcohol metílico donde el compuesto en el REL se metaboliza dando por
resultado el ácido fórmico, quien puede desencadenar un deceso rápido y eficaz. El tratamiento
para estos pacientes es paradójicamente inhibir el sistema de destoxificación del Rel.
Otro ejemplo de efecto no positivo es el del compuesto relativamente inocuo el benzol pireno que
se forma cuando se requema la carne puesta en parrilla se convierte en un potente carcinógeno
por efecto de las enzimas detoxicantes del REL.
20
PARTE 6
TRAFICO VESICULAR MEDIANTE RUTA SECRETORA Y ENDOCÍTICA
Complejo de Golgi
Introducción:
Todas las células han de comunicarse con su entorno. En las células procariotas esta
comunicación tiene lugar a través de la membrana plasmática, así por ejemplo, las enzimas son
secretadas hacia el exterior celular y los pequeños metabolitos generados por la digestión son
captados por proteínas de transporte presentes en la mp.
Por lo contrario, en células eucariotas han adquirido un sistema membranoso interno que les
permite captar las macromoléculas por un proceso denominado endocitosis y ponerlas en
contacto con enzimas digestivas que se almacenan intracelularmente en lisosomas, como
consecuencia de ello, a medida que se van produciendo, los metabolitos de la digestión van
saliendo de los lisosomas directamente hacia el citosol.
Además de proporcionar un sistema de regulación de la digestión de macromoléculas mediante la
vía endocítica, el sistema membranoso interno permite que la célula eucariota pueda regular la
liberación al exterior de las proteínas y glúcidos acabados de sintetizar. Todas esta moléculas que
viajan por la vía biosintética y secretora pasan por numerosos compartimientos, por lo que la
célula puede modificar estas moléculas en varios pasos, almacenarlos hasta que se los necesite y
entonces descargarlo en un dominio de la superficie de la célula mediante un proceso llamado
exocitosis.

La vía biosintética o secretora va hacia fuera desde el ER al Golgi, y a la superficie celular, con
un vía o ruta lateral que va a lisosomas vía endosomas tardíos

La via endocítica va hacia adentro, desde la mp a endosomas y lisosomas.
Para poder cumplir con su función, cada vesícula de transporte que emerge de un compartimiento
debe tomar solo las proteínas apropiadas y únicamente ha de fusionarse con la membrana diana
apropiada. Todos estos fenómenos de reconocimiento dependen de proteínas asociadas a las m
de las vesículas de transporte que viajan entre organelas.
Transporte del ER al Complejo de Golgi
La vía que va desde el ER al Golgi y a mp o superficie celular se llama ruta por defecto y parece
que las proteínas no necesitan presentar determinadas señales para seguirla: cualquier proteína
que entre al Er y que esté correctamente plegada será transportada automáticamente a /t del
Golgi a la superficie celular a menos que contenga señales que o bien las detengan o las desvíen
hacia lisosomas o vesículas de transporte. Las vesículas destinadas al Golgi emergen desde
21
regiones especializadas del RE llamadas elementos transicionales cuya membrana no tiene
ribosomas adheridos. Se cree que estas vesículas no son selectivas
El complejo de Golgi
En los últimos años del siglo XIX, un biólogo italiano, Camillo Golgi, inventó nuevos
procedimientos de tinción para revelar la organización de las células nerviosas dentro del sistema
nervioso central. En 1898, Golgi descubrió una red teñida de oscuro localizada cerca del núcleo
celular. Esta red, que más tarde se identificó en otros tipos celulares y se llamó Complejo de
Golgi, llevó a su descubridor a obtener el Premio Nobel en 1906. El complejo de Golgi permaneció
como controversia durante decenios entre los que creían que el organelo existía en las células
vivas y los que pensaban que era un artefacto, es decir una estructura artificial formada durante la
preparación para el estudio microscópico. No fue sino hasta que el complejo de Golgi se identificó
con claridad en células sin fijación, preparadas por congelamiento fractura que se comprobó su
existencia más allá de cualquier duda razonable.
Ubicación del Golgi
Se localiza normalmente cerca del núcleo celular y en una célula animal cerca del centrosoma o
centro celular. Está formado por una serie de cisternas de tres a 8, limitadas por membrana y de
forma aplanada con bordes dilatados, que se parecen a una pila de platos, llamado en conjunto
dictiosoma (unidades funcionales). Habitualmente existe un solo dictiosoma, pero algunas
células, como hepatocitos y neuronas, tienen más de uno, aunque siempre con un complejo de
Golgi. Muchas vesículas están asociadas a los dictiosomas del Golgi agrupadas en la cara
contigua al RE y a lo largo de los anillos dilatados de cada cisterna. Es un organoide intermediario,
recibe y envía sustancias. Estas sustancias que lo atraviesan suelen ser modificadas.
Describe los pasos que ocurren conforme
una proteína secretora soluble como las
enzimas
digestivas
de
una
célula
pancreática se desplaza entre de las
cisternas del Golgi, y desde el trans Golgi al
exterior de la membrana plasmática.
El aparato de Golgi posee una
polarización cis-trans. La cara cis se
encuentra formada por un tramo de
vesículas y pequeños túbulos denominados
red del cis Golgi, la cual converge en una
cisterna llamada cisterna cis. La red cis se
forma por el adosamiento de vesículas
provenientes del RE. Hay dos modelos, el
transporte vesicular o el modelo de
maduración cisternal. Hasta mediados de
22
1980 se aceptaba en general que las cisternas del Golgi eran estructuras transitorias. Se
presuponía que las cisternas del Golgi formaban la cara cis de la pila mediante la fusión de los
portadores membranosos desde el retículo endoplasmático y el ERGIC y que cada cisterna se
movía físicamente desde el extremo cis al trans de la pila y cambiaba de composición conforme
avanzaba. Esto se conoce como modelo de maduración de cisternas porque de acuerdo con el
modelo cada cisterna “madura” en la siguiente pila. Conforme ocurre esta progresión cisternal,
muchas proteínas luminales y de membrana sufren modificaciones, principalmente en sus
cadenas de oligosacáridos asociados. Algunas proteínas permanecen en las cisternas del transGolgi, mientras que otras se mueven hacia la superficie celular o los lisosomas a través de
pequeñas vesículas.
De mediados del decenio de 1980 a mitad de la década de 1990, el modelo de maduración del
movimiento del Golgi casi se abandonó y se sustituyó por un modelo alternativo que proponía que
las cisternas de una pila de Golgi permanecían en su sitio como compartimientos estables. En
este último modelo que se conoce como modelo de transporte vesicular, el cargamento (proteínas
secretores, lisosómicas y de membrana) se lanzan a través de la pila de Golgi, desde la RCG
hasta la RTG, en vesículas que se desprenden de un compartimiento de membrana y se fusionan
con el compartimiento contiguo mas avanzado en la pila. Esto depende de dos tipos de
observaciones:
1. cada una de las diversas cisternas de Golgi de una pila tiene una población distinta de
enzimas residentes ¿cómo podrían las diversas cisternas tener propiedades tan
diferentes si cada cisterna diera origen a la que le sigue en la línea, como lo sugería el
modelo de maduración de cisternas
2. se pueden reconocer grandes cantidades de vesículas que se desprenden de los
bordes de las cisternas de Golgi.
Aunque ambos modelos de la función de Golgi aún tienen sus defensores, el consenso de opinión
regresó al modelo de maduración de cisternas. Dos de las principales razones para este cambio
son las siguientes:
1. se puede demostrar que ciertos materiales que se producen en el retículo endoplasmático
y viajan por el complejo de Golgi permanecen en las cisternas de Golgi y nunca aparecen
dentro de vesículas de transporte relacionadas con el complejo de Golgi.
2. hasta mediados de 1990 se asumió que las vesículas de transporte siempre se movían en
sentido anterógrado (adelante), esto es, de un origen cis a un destino mas trans. No
obstante, una gran cantidad de evidencia indicó que las vesículas pueden moverse en
sentido retrógrado (“hacia atrás), es decir, de una membrana donadora trans a una
membrana receptora cis.
23
Describir el papel de las vesículas recubiertas de clatrina y las recubiertas por proteínas no de
clatrina que se forman en el trans Golgi.
En ciertos tipos celulares, neuronas, acinares pancreáticas, algunas proteínas solubles se
almacenan en vesículas de secreción y se liberan recién después de que la célula recibe una
señal nerviosa u hormonal adecuada (secreción regulada) por ejemplo: enzimas digestivas,
proteínas de la leche, insulina, endorfina encefalinas. En todas las células ciertas proteínas se
mueven hacia la superficie celular en vesículas de transporte y se secretan de manera continua
(secreción constitutiva) por ejemplo: la secreción de colágeno por fibroblastos, proteína sérica por
hepatocitos. Lo mismo que las proteínas solubles, las proteínas integrales de m se desplazan a
través de vesículas de transporte desde el ER rugoso hacia el cis-Golgi y luego desde allí hacia su
destino final.
¿Cuál es el papel de las vesículas de transporte en el modelo de maduración cisternal de la
función del aparato de Golgi?
Conforme ocurre esto, las proteínas de m y de la luz se recuperan de manera constante desde
las cisternas finales del Golgi hacia las iniciales, por medio de vesículas de transporte retrógrado.
Mediante este proceso enzimas y proteínas residentes del Golgi llegan a liberarse en la cisterna
adecuada. En un momento se creyó que las proteínas se movían del cis-Golgi a las cisternas
intermedias y desde allí al trans-Golgi a través de vesículas de transporte.
Funciones del Golgi
Agregación de hidratos de carbono a Lípidos y proteínas (glucosidación que comenzó en el
ER)
Como vimos el esqueleto polipeptídico de la glucoproteína es sintetizado sobre los ribosomas
unidos a la membrana del ER por el mecanismo de péptido señal. Dentro del RER el núcleo
oligosacárido es transferido a la proteína. En el Golgi existen monosacáridos especialmente
manosa y se agregan cadenas laterales de galactosa, N-acetil galactosomina y N-acetil
neuramínico (NANA) o ácido siálico por varias enzimas, las glucosiltransferasas. Además se
agregan grupos fosfatos, sulfatos, ácidos grasos. Este proceso da lugar a miles de oligosacáridos
específicos para cada tipo de proteína que otorga a cada una un sello. Los proteoglicanos se
originan en el Golgi, agregando a los GAGs proteínas.
Especialización de los sectores del Golgi
El compartimiento cis probablemente sea el
responsable de la fosforilación de la manosa del
oligosacárido precursor.
El compartimiento medial también remueve
manosa, pero agrega residuos de N-acetil
glucosamina al oligosacárido.
El compartimiento trans agrega galactosa, ácido
siálico o N-acetil neuramínico. El sector de
salida clasifica, ordena empaqueta las vesículas
y se las manda a diferentes destinos.
Describir los pasos que aseguran que una enzima
lisosómica se dirija a un lisosoma y no a una vesícula
secretoria.
Los residuos de manosa 6-fosfato dirigen las proteínas hacia los lisosomas
Otra función de los oligosacáridos ligados es dirigir u orientar las enzimas lisosómicas hacia los
lisosomas e impedir su secreción. En el cis-Golgi, uno o más residuos de manosa en el
oligosacárido Man GlcNac resultante se fosforila. Los muchos residuos de M6P que se forman,
luego se unen a receptores de manosa 6 fosfatos en el retículo trans-Golgi. Desde el cual se
desprenden por brote vesículas con el receptor de M6P y enzima lisosómica unida, que luego se
fusiona con un organelo de distribución, el endosoma tardío, que tiene un pH interno de 5,5. Como
24
los receptores de M6P pueden fijar manosa 6-fosfato en el pH ligeramente ácido (6,5- 7) del
retículo trans Golgi pero no en un pH menor a 6, dentro de los endosomas tardíos las enzimas
lisosómicas fijadas se liberan. Además dentro de los endosomas tardíos una fosfatasa suele
extraer el fosfato de las enzimas lisosómicas, lo que impide que se vuelvan a unir al receptor M6P.
Dos tipos de vesículas
brotan
desde
los
endosomas tardíos. Un
tipo contiene enzimas
lisosómicas pero no el
receptor M6P, una vez que
estas
vesículas
han
brotado de los endosomas
tardíos, se fusiona con los
lisosomas y así entregan
las enzimas lisosómicas a
su destino final. El otro tipo
de vesícula recicla el
receptor de M6P al
devolverlo al retículo transGolgi, o a veces a la m
celular.
Las
enzimas
lisosómicas de las que
hemos
hablado
hasta
ahora son en realidad precursores o proenzimas catalíticamente inactivas, posteriormente cambia
su conformación y se vuelve activa. Esto ocurre en el endosoma tardío o en los lisosomas. Todo
esto es un mecanismo de protección de la acción degradativa de las enzimas hidrolasas ácidas.
Clasificación de proteínas
Como se mencionó antes, en todas las células eucariotas ciertas proteínas de secreción se
mueven a través de vesículas de transporte desde el trans-Golgi hacia la mp, en donde se
secretan de manera continua por ejemplo: el colágeno por fibroblastos y las inmunoglobulinas por
plasmocitos. En cambio, ciertas células secretoras especializadas almacenan algunas proteínas
de secreción en vesículas y las secretan sólo cuando son activadas por un estímulo específico. Un
ejemplo de secreción regulada es la que se lleva a cabo en las células B de los islotes
pancreáticos, que almacenan insulina recién elaborada en vesículas de secreción especiales y
sólo la secretan en respuesta a una elevada concentración de glucosa en sangre (otros ejemplos:
células endocrinas que liberan hormonas, células de los ácinos pancreáticos que liberan enzimas
digestivas y en las células nerviosas que liberan neurotransmisores. Estas y muchas otras células
utilizan en forma simultánea dos clases diferentes de vesículas para mover las proteínas desde el
trans-Golgi hacia la superficie celular: vesículas de secreción para la secreción regulada y de
transporte para la secreción continua. En algunas de estas células, los materiales se almacenan
en grandes gránulos secretorios densos y delimitados por membrana. Indicios morfológicos
sugieren que la distribución hacia la vía regulada es controlada por una cubierta en las vesículas,
de clatrina, una proteína fibrosa y contener un centro compuesto por proteína de secreción
aglomerada
25
RUTAS DE ENDOCITOSIS
ENDOSOMAS
Representan los centros de distribución a lo largo de la vía endocítica. Son organoides
formados por una membrana en forma de saco redondeado o vesícula con un pH=6 (intermedio
entre el del citosol y el del lisosoma) El compartimiento endosomal es ácido debido a la presencia
en la membrana del endosoma de bombas dirigidas por ATP que bombean H+ al lumen desde el
citosol. Se los ubica entre la membrana plasmática y el Golgi. Hay dos tipos de endosomas:
Temprano o primario, se los encuentra cerca de la membrana plasmática
Secundarios o tardíos cerca del Golgi.
Antes de analizar las funciones de los endosomas conviene describir el proceso de
endocitosis
En
temas
anteriores
hemos
estudiado
la
permeabilidad
de
la
membrana celular y vimos
que los solutos atraviesan la
membrana plasmática por
transporte activo o pasivo e
ingresan a la célula. También
hemos estudiado que las
macromoléculas y partículas
entran
mediante
un
mecanismo
denominado
endocitosis, que de acuerdo
al tamaño y propiedades
físicas del material que se va
a incorporar, este mecanismo
es llamado: Pinocitosis o
fagocitosis.
Las
células
puede
introducir sustancias del entorno por fagocitosis, un proceso mediado por actina, en la cual las
células envuelven partículas grandes y luego la internalizan. Son relativamente pocas las células
que realizan.
Células fagocíticas especializadas pueden ingerir grandes partículas
En protozoos la fagocitosis constituye un sistema de alimentación: las grandes partículas
atrapadas por los fagosomas acaban en los lisosomas y los productos de los procesos digestivos
pasan al citoplasma donde son utilizados como alimento. En mamíferos existen dos tipos de
glóbulos blancos que actúan como fagocitos con propósitos distintos a la nutrición: los macrófagos
(que además de encontrarse en la sangre están distribuidos por los tejidos) y los neutrófilos. Estos
dos tipos de células nos defienden contra las infecciones mediante la ingestión de
microorganismos invasores.
Para que una partícula sea fagocitada, primero ha de unirse a la superficie del fagocito los
cuales tienen una gama de receptores de superficie. La fagocitosis a diferencia de la Pinocitosis
es un proceso regulado en la que los receptores activados transmiten la señal al interior de la
célula iniciándose la respuesta.
Los reguladores mejores caracterizados de este proceso son los anticuerpos o
inmunoglobulinas (producidos por los linfocitos B diferenciados en plasmocitos, al reconocer a los
antígenos) que nos protegen contra microorganismos infecciosos uniéndose a la superficie
formando una cubierta en la que las colas de los anticuerpos llamadas regiones FC, se hallan
expuestas al exterior. Esta cubierta de anticuerpos es reconocida por los receptores FC de la
superficie de macrófagos y de los neutrófilos. La unión de partículas recubiertas de anticuerpos a
26
estos receptores induce a la célula fagocítica a extender sus seudópodos que engullen la partícula
formando fagosoma.
El fluido y las macromoléculas son captadas por Pinocitosis
Prácticamente todas las células eucariotas ingieren continuamente zonas de su mp en forma de
pequeñas vesículas pinocíticas que posteriormente retornan a la superficie celular. La velocidad a
la que se internaliza la mp en este proceso de pinocitosis varía de un tipo celular a otro.

Normalmente la parte endocítica de este ciclo comienza en regiones especializadas de
membrana llamadas depresiones revestidas de clatrina, que ocupan un 2 % del área total de
la membrana. Aparecen como invaginaciones de la mp revestidas en su superficie citosólica
por clatrina. La vida media de estas depresiones es corta, un minuto después de haber sido
formadas, se invaginan hacia el interior de la célula y se separan de la membrana formando
las vesículas revestidas de clatrina. Segundos más tarde se despojan de su revestimiento y
se fusionan con los endosomas tempranos. En este proceso se incorpora cualquier líquido
(con sustancias que vienen con el líquido o en el líquido) y se llama pinocitosis de fase
fluida. El objetivo de la pinocitosis inespecífica o endocitosis a granel es:


incorporar líquido y recuperar membrana
En la mayoría de las células animales, las depresiones y vesículas revestidas de clatrina
proporcionan una ruta eficiente para captar macromoléculas específicas del fluido
extracelular, un proceso llamado endocitosis mediada por receptor o pinocitosis regulada.
Las macromoléculas se unen a un receptor complementario de la superficie celular (proteína
de transmembrana) se acumulan en depresiones revestidas y entran a la célula en forma de
complejos receptor macromolécula en vesículas revestidas de clatrina. El proceso es muy
similar al empaquetamiento de las hidrolasas lisosomales en el complejo de Golgi. Las
moléculas que han de ser transportadas también se unen a un receptor específico de la
membrana, la cual se va invaginando, interviene el mismo sistema de reciclado del receptor
una vez que ya fue utilizada.
Este mecanismo de endocitosis mediado por receptor sirve para captar selectivamente
macromoléculas disueltas en fluidos extracelulares y es altamente eficiente ya que selecciona
dentro de todas las macromoléculas las que la célula necesita captar aunque estén mezcladas
con otras.
Un ejemplo conocido es la endocitosis
del colesterol
Muchas células animales captan el
colesterol por endocitosis mediada por
receptores y así adquieren la mayor parte
del colesterol que necesitan para la
síntesis de membrana. La mayor parte del
colesterol se transporta en sangre unida a
proteína formando una partícula conocida
como lipoproteínas de baja densidad
(LDL). Su superficie externa es una
monocapa de fosfolípidos y colesterol, en
el interior hay ésteres de colesterol (no
polar).
Cuando la célula necesita colesterol
produce una proteína receptora de LDL y
las inserta en la mp, una vez allí los
receptores de LDL difunden hasta
asociarse con depresiones revestidas de
clatrina que se hallan en proceso de
formación. Dado que las depresiones
revestidas se separan constantemente en
la membrana plasmática (mp) formando
27
vesículas revestidas, cualquier partícula de LDL que se halle unida a los receptores en las
depresiones revestidas es rápidamente internalizada. Después de desprenderse de su cubierta de
clatrina, las vesículas de endocitosis liberan su contenido en los endosomas tempranos.
De allí el LDL pasa al endosoma tardío donde debido al pH ácido hacia que la mayor parte de los
receptores y ligandos se disocien, y los receptores vuelven a través de vesículas de transporte a
mp. De los endosomas tardíos pasan a los lisosomas, donde se hidrolizan los ésteres de
colesterol dando lugar al colesterol libre el cual queda a disposición de la célula para la biosíntesis
de membrana. Si se acumula demasiado colesterol libre en la célula, ésta detiene tanto la síntesis
de colesterol como la síntesis de la proteína receptora de LDL, con lo que la célula produce y
absorbe menos colesterol.
Hipercolesterolemia: trabajo grupal.
Esta vía regulada para la absorción de colesterol está perturbada en algunos individuos que
heredan unos genes defectuosos para la producción de proteínas receptoras de LDL y por
consiguiente sus células no pueden captar el LDL de la sangre.
El compartimiento endosomal primario actúa como la principal estación de clasificación en la ruta
endocítica, tal como lo hace la red del trans Golgi en la vía biosintética y secretora. En el ambiente
ácido del endosoma temprano muchos receptores internalizados cambian su conformación y
liberan su ligando los cuales están predestinados a ser destruidos en los lisosomas conjuntamente
con los otros contenidos del endosoma no unidos a membrana, no obstante algunos ligandos
endocitados permanecen unidos a sus receptores y comparten su destino.
El destino del receptor –y de algunos ligando unidos a ellos- varía según el tipo de receptor de que
se trate:

La mayoría de ellos retornan al mismo dominio de la membrana plasmática de donde
proceden. Por ej. El receptor de LDL, se disocia de su ligando LDL en el endosoma y es
reciclado hacia la membrana plasmática para su reutilización mientras que el LDL
descargado es transportado a los lisosomas.

Algunos viajan hasta los lisosomas donde son degradados. Ej. : la ruta que sigue el
receptor que se une al factor de crecimiento epidérmico EGF, una pequeña proteína que
estimula la división de las células epidérmicas. Estos receptores se acumulan en
depresiones después que han unido EGF. Además muchos de ellos no se reciclan sino que
son degradados en los lisosomas con los EGF.

Transcitosis las sustancias que llegaron a los endosomas tempranos por pinocitosis van
hacia otra parte de la membrana plasmática (otro dominio) y son eliminadas por exocitosis.
En este caso los endosomas actúan como un sistema de transporte de moléculas que para
pasar de un lado a otro atraviesan toda la célula. En capítulos anteriores se dijo que en los
tejidos epiteliales las uniones oclusivas imponen diferencias en la composición de la
membrana plasmática en las regiones apical y basolateral de las células. Tales diferencias
parecen ser necesarias para la Transcitosis. El ejemplo mas difundido de Transcitosis
corresponde a las células endoteliales de los vasos sanguíneos, ya que son atravesados
por las macromoléculas que pasan de la sangre a los tejidos. Otros ejemplos de
Transcitosis se registran en las células secretoras de las glándulas lagrimales y en las
mucosas de algunos órganos de los tractos digestivo, respiratorio y urinario. A través de
ellas, ciertos anticuerpos las inmunoglobulinas A (IgA) pasan del tejido conectivo a la luz de
estos órganos citados,
donde ejercen sus
funciones defensivas.
Durante la lactancia se
produce un fenómeno
semejante
en
las
células secretorias de
las
glándulas
mamarias. Aquí las
IgA
se transfieren
28
hacia la luz glandular, es decir, la leche.
Existe un flujo unidireccional de vesículas transportadoras para transferir el material endocitado
desde la membrana plasmática al endosoma primario y desde éste al endosoma secundario o
tardío. Para algunos autores existe una sola clase de endosoma que reside, alternadamente, en
las cercanías de la membrana plasmática, donde adquiere material endocitado, y en las cercanías
del aparato de Golgi, donde recibe las enzimas hidrolíticas. Esta organización requiere que el
endosoma realice incesantes traslados de ida y vuelta entre ambos puntos.
La relación entre endosomas tempranos y tardíos es incierta.
El transporte desde los endosomas tempranos a los tardíos tiene lugar mediante grandes
vesículas de transporte endosomal, las cuales contienen grandes cantidades de membrana
invaginada que o bien se desplazan hacia el interior celular a medida que maduran o bien como
compartimiento de transporte diferente. Su movimiento tiene lugar mediante microtúbulos.
Finalmente los endosomas tardíos se convierten en lisosomas.
Función en la fagocitosis: las vesículas originadas en la fagocitosis se unen con vesículas
originadas por endosomas tardíos para formar lisosomas.
Lisosomas
Se encuentran en las células animales, están limitados por una única membrana y su función es
degradar determinados componentes que pasaron a ser obsoletos para la célula o el organismo.
En algunos casos las sustancias incorporadas en la célula
por endocitosis o fagocitosis también se degradan en los
lisosomas.
Los lisosomas se forman a partir de los endosomas que
han recibido dos clases de vesículas transportadoras, una
con material endocitado y otras con enzimas hidrolíticas.
La característica mas saliente de los lisosomas en su
heterogeneidad o polimorfismo, no sólo porque poseen
aspectos y tamaños disímiles, sino también por la
irregularidad de sus componentes. La causa del
polimorfismo es doble, por un lado se debe a la diversidad
del material endocitado y por el otro al hecho de que cada
clase de lisosoma posee una combinación singular de
enzimas hidrolíticas de las que existen alrededor de 50
diferentes (proteasas, lipasas, nucleasas, glucosidasas, fosfolipasas, fosfatasas, sulfatasas).
Todas ellas son hidrolasas ácidas, cuya actividad óptima se expresa a un pH = 5, dicho pH se
mantiene dentro del lisosoma gracias a una bomba de H presente en la membrana del lisosoma,
heredada del endosoma secundario.
29
La membrana del lisosoma se halla protegida del efecto destructor de las enzimas hidrolíticas
porque su cara luminal contiene una enorme cantidad de glicoproteínas. Por otro lado, si la
membrana del lisosoma se rompiera, las enzimas escapadas no afectarían a los demás
componentes celulares debido a que se inactivarían al tomar contacto con el citosol, cuyo pH =
7,2.
En el interior de los lisosomas las proteínas y los hidratos de carbono endocitados son digeridos a
dipéptido y monosacáridos. Esos y otros productos de la degradación atraviesan la membrana
lisosómica y pasan al citosol, donde terminan de digerirse o se aprovechan para construir nuevas
moléculas. Por su parte, culminadas sus funciones, las enzimas lisosómicas también pasan al
citosol, donde son degradadas por los proteosomas. Finalmente, libre de las enzimas y del
material digerido, los lisosomas se reconvertirían en endosomas.
Algunas sustancias endocitadas no terminan de digerirse y permanecen en los lisosomas, que por
ello adquieren el nombre de cuerpos residuales. En ocasiones, las sustancias no digeridas son
expulsadas de la célula mediante un proceso comparable con la exocitosis. Si esto no ocurre,
con el tiempo se convierten en pigmentos de desgaste depositados en el citosol.
Los materiales son transportados hasta los lisosomas por varias rutas.
En general los lisosomas son puntos de encuentro donde convergen diversas corrientes del tráfico
intracelular. Las enzimas digestivas son descargadas a ellos mediante una ruta que va por el ER y
el complejo de Golgi, mientras que las sustancias que deben ser digeridas llegan a ellos por
diferentes vías: endocitosis: fagocitosis, pinocitosis y endocitosis mediada por receptores.
Podría existir una cuarta ruta de degradación proteica que condujese a los lisosomas: algunas
proteínas poseen ciertas señales en su superficie llamadas secuencias KFERQ, que son
responsables de su selección para ser descargadas en los lisosomas y degradadas. Hay dos
posibilidades, que las secuencias KFERQ unan estas proteínas a determinados organelos que
vayan a ser auto fagocitados, de manera indirecta serían destruidas; o podría existir un
transportador específico en la membrana del lisosoma que reconozca estas señales y transfiera
estas proteínas a través de la membrana lisosomal. El lisosoma cuenta con un receptor que
reconoce la señal, llamado LGP 96.

Autofagosomas. Los endosomas además pueden recibir enzimas del Golgi pero en lugar
de incorporar material extracelular, reciben componentes propios de la célula que están
deteriorados o en exceso. Estos, primero son rodeados por membranas del REL. Al
lisosoma que se forma se llama autofagosoma y al fenómeno autofagia. Por ejemplo las
células del útero luego del embarazo. Estos autofagosomas pueden convertirse en cuerpos
residuales (digestión incompleta) o endosomas (digestión completa). En algunas células los
lisosomas son capaces de efectuar un proceso de digestión extracelular, sus enzimas
pueden ser expulsadas al exterior, solo se da en casos especiales ya que las enzimas solo
pueden actuar a pH = 5. Ejemplo: en células osteoclastos del hueso
Trabajo de investigación: enfermedades producidas por alteraciones lisosómicas: enfermedad de
Tay.Sachs; enfermedad de Gaucher, enfermedad de Niemann-Pick y enfermedad de las células I.
Tay-Sachs: algunas neuronas aparecen repletas de un gangliósido. El defecto se debe a la
ausencia de la enzima hexosaminidasa A, que cataliza la hidrólisis parcial del glicolípido. Por
consecuencia, éste se acumula en las neuronas, lo que lleva a graves alteraciones neurológicas.
Gaucher: se caracteriza por la acumulación de glucocerebrósido en varios tipos celulares debido a
la ausencia de la glicosidadsa que cataliza la hidrólisis del glicolípido en ceramida y glucosa.
Niemann-Pick: muestra una acumulación de esfingomielina en varios tipos celulares a
consecuencia de la falta de la esfingomielinasa, que es la enzima que hidroliza al
esfingofosfolípido en ceramida y foforilcolina.
De la célula I: a causa de trastornos genéticos los fibroblastos no poseen N-acetilglucosamina
fosfotransferasa, de modo que no se forman manosas 6 fosfato en las enzimas hidrolíticas
destinadas a los endosomas. Por consecuencia las vesículas que transportan esta enzimas se
dirigen hacia la membrana plasmática y se secretan al medio extracelular. La falta de enzimas en
30
los endosomas impide la digestión de sustancias endocitadas, las cuales pasan al citosol y
pueden acumularse en inclusiones.
VESÍCULAS TRANSPORTADORAS
Mecanismos moleculares de transito vesicular
Tanto en la vía secretora como en la vía endocítica la comunicación se hace a/t de vesículas las
que brotan de la membrana de una organela progenitora y se fusiona con la membrana de la
organela diana.

¿Cuál es el mecanismo por el que se forman las vesículas de transporte? ¿Por qué ciertas
proteínas luminales solubles y proteínas integrales de membrana se incorporan
selectivamente en estas vesículas y otras no lo hacen?

¿Cuál es la señal molecular en una vesícula de transporte particular que hace que sólo se una
a un tipo particular de membrana de organela? ¿Cómo sabe por ejemplo, una vesícula con
contenido de proteínas de secreción del ER rugoso que tiene que moverse del cis-golgi y
fusionarse con él y no con las membranas del trans-Golgi?

¿Cuál es el mecanismo por el que las membranas de una vesícula de transporte y de la
organela objetivo se fusionan entre sí?
Por lo menos tres tipos de cubierta transportan proteínas de una organela a otra
Todas las células eucariotas contienen vesículas limitadas por membrana. Son organoides
formados por una membrana con aspecto de saco que se caracteriza por estar revestida en el
lado citosólico por una cubierta proteica durante su formación, denominándose a éstas vesículas
iniciales vesículas recubiertas. Luego pierden la cubierta y quedan formadas las vesículas
transportadoras maduras.
Las cubiertas de proteína tienen por lo menos dos funciones distintas: a) actúa como dispositivo
mecánico que hace que la membrana se curve y forme una vesícula desprendible; b)
proporcionan un mecanismo para seleccionar los componentes que transporta la vesícula
Los componentes seleccionados incluyen: a) cargamento consistente en proteínas secretoras,
lisosómica y de membranas y b) la estructura necesaria para dirigir y conectar la vesícula con la
membrana receptora.
Existen tres clases de cubiertas. Cada tipo de vesícula transporta proteínas desde organelas
progenitoras particulares hacia organelas de destino particulares. Pe las vesículas cubiertas de
clatrina se forman a partir de la membrana plasmática y del trans Golgi, y se mueven hacia los
endosomas tardíos. También participarían en la secreción regulada. Las vesículas con cubierta
COP II transportan proteínas desde el ER rugoso hacia el Golgi. Por último, las vesículas con
cubierta COP I transportan proteínas en sentido retrógrado, entre las cisternas del Golgi y entre el
cis-Golgi de retorno hacia el ER rugoso. Todavía no se han identificado las proteínas de las
cubiertas que rodean muchos tipos de vesículas de transporte, como las que se mueven desde los
endosomas tardíos hacia los lisosomas o las vesículas de secreción constitutiva que mueven
proteínas desde el trans Golgi hacia la mp.
El esquema general de brote vesicular que se presenta es válido para los tres tipos de vesículas
con cubierta. Durante la formación de estas vesículas, las subunidades proteicas de la cubierta
polimerizan alrededor de la cara citosólica de una vesícula en un proceso de brotación, con lo cual
contribuyen a que ésta se separe de la organela progenitora. Algunas subunidades de proteína de
cubierta o proteínas adaptadoras asociadas seleccionan que proteínas solubles y de membrana
entrarán en las vesículas de transporte como carga proteica,
Las vesículas cubiertas de clatrina median varios tipos de transporte intracelular
Habíamos dicho que las células que realizan mucha endocitosis (hepatocitos, fibroblastos) poseen
gran cantidad de fositas revestidas de clatrina en la cara citosólica de su mp. La formación de
estas fositas requiere diversas proteínas adaptadoras lo mismo que clatrina y su superación final
necesitan de una proteína fijadora de GTP llamada dinamina.
31
Clatrina: La cubierta de clatrina se forma por la asociación de un número variable de unidades
proteica llamadas trisqueliones. El trisquelión posee tres brazos flexibles doblados hacia un mismo
lado. Está integrado por tres cadenas polipeptídicas grandes y tres pequeñas. Para generar una
vesícula, los trisqueliones se ensamblan entre sí hasta formar un poliedro con aspecto de canasta.
La presencia de los trisqueliones sobre la cara citosólica de una membrana le confiere la fuerza
mecánica que provoca su evaginación, inicialmente se forma una fosita, esta se convierte en
vesícula que se desprende de la membrana y se libera al citosol.
Proteínas adaptadoras: entre la clatrina fibrosa y la membrana de la fosita cubierta hay un
espacio de 20 nm que contiene partículas de armado (adaptinas) las que se unen al dominio
globular de la cadena de clatrina en el trisquelión y promueven la polimerización de los
trisqueliones para formar jaulas. Al unirse también a la cara citosólica de proteínas de membrana,
las partículas de armado determinan qué proteínas específicas se incluyen o excluyen de las
vesículas de transporte en proceso de brote. Debido a que los dominios citosólicos de los
receptores son distintos entre sí y todos los trisqueliones son iguales, para conectarse con éstos
utilizan unas moléculas intermediarias llamadas adaptinas. Las adaptinas son proteínas
heterodiméricas que poseen dos dominios funcionales, uno para el trisquelión y otro para el
receptor. Obviamente el primero es igual en todas las adaptinas.
Dinamina: indispensable para la formación completa de una fosita
cubierta de clatrina, la dinamina es una proteína citosólica que se
fija y luego hidroliza GTP. Después que las subunidades de
dinamina se polimerizan alrededor del cuello de una fosita, se cree
que la hidrólisis del GTP regula la contracción de la dinamina
polimérica hasta que la vesícula se separa.
Despolimerización de las cubiertas de clatrina
Las vesículas cubiertas de clatrina son estables en la composición
iónica y pH del citosol celular. Las vesículas normalmente pierden
su cubierta de clatrina y las partículas de armado, poco después de
su formación. Se cree que las hsp 70 citosólica, una proteína
chaperona que se encuentra en todas las células eucariontes,
catalizan la despolimerización de la cubierta de clatrina hasta sus
trisqueliones constitutivos, éstos serán reutilizados para la
formación de otras fositas y vesículas.
Las vesículas revestidas de clatrina no son todas iguales, las que participan del tránsito del Golgi
a los endosomas tardíos son ricas en receptores M6P, otras, las que participan en la ruta desde la
mp a los endosomas tempranos son ricas en receptores de componentes extracelulares como
LDL- pareciera que el revestimiento de clatrina es el mismo, lo que varía es la adapatina.
La cubierta de coatómeros se construye a partir de proteínas COP
La cubierta de coatómero se forma cuando numerosos complejos moleculares, cada uno
compuesto por varias proteínas llamadas COP se colocan sobre la cara citosólica de una
membrana plana. Estos complejos proteicos llevan el nombre de coatómeros..
32
Para el brote de vesículas de transporte con COP hace falta varias proteínas: una pequeña
proteína fijadora de GTP en el citosol, llamada ARF, libera GDP que tiene unido y fija GTP es
promovido por una proteína perteneciente a la propia membrana llamada GRP
Es preciso señalar que además de anclarse a la membrana por medio de la ARF, los coatómeros
se ligan a ella directamente, ya que se conectan con el dominio citosólico del receptor
membranoso específico de la molécula que va a ser transportada. Esto es posible porque ese
dominio es igual en todos los receptores, adecuado para interactuar con las COP. A medida que
se construye la cubierta de coatómero, succiona la membrana hacia el citosol, lo cual genera
primero una fosita y luego una vesícula. Una vez que las vesículas de COP son liberadas por la
membrana donante, la cubierta de COP se despolimeriza y se disocia. La salida de la cubierta se
produce porque el GTP de las ARF es hidrolizado por acción de una proteína citosólica llamada
GAP (GTPasa activating protein). Existen varias clases de COP y ARF.
Las vesículas cubiertas de COP I median el transporte retrógrado dentro del Golgi y desde
éste de regreso hacia el RE
Investigaciones revelaron que las vesículas de COP I median el transporte de proteínas desde el
ER rugoso hacia el Golgi, pero su principal papel se relaciona con el transporte retrógrado de
proteínas entre las cisternas del Golgi y desde el Cis-Golgi de regreso al ER rugoso. Transportan
con selectividad proteínas luminales y de membrana desde el trans-Golgi hacia las cisternas
intermedias, mientras que dejan atrás otras proteínas en las cisternas del trans-Golgi; de modo
similar mueven proteínas selectivamente desde las cisternas intermedias hacia el cis-Golgi
Las vesículas cubiertas con COP II median el transporte desde el ER hacia el Golgi
Su formación es similar a las de COP I, en lugar de ARF las Sar 1, también contienen una familia
de proteínas de membrana que fijan con selectividad proteínas solubles en el ER destinadas a ser
transportadas al Golgi
Al contrario que las cubiertas de clatrina, las de coatómeros no se autoensamblan, sino que
necesitan de ATP que dirija su formación y en lugar de separarse en cuanto la vesícula se
desprende de la membrana dadora, la cubierta de coatómero se mantiene hasta que la vesícula
alcanza la membrana diana.
Cuando la vesícula revestida de coatómero alcanza la membrana destino, una proteína específica
de la membrana diana activadora de GTP asa activa la ARF para que hidrolice al GTP a GDP lo
que provoca un cambio en la conformación de ARF de manera que la cadena de ácidos graso se
desprende de la membrana causando el desensamblaje del revestimiento y permitiendo que se
produzca la fusión con la membrana.
Marcadores proteicos de orgánulos llamados SNARE colaboran en la dirección del tránsito
vesicular.
Las vesículas de transporte sean o no selectiva al tomar la carga del compartimiento dador ha de
ser altamente selectivas en cuanto a la membrana diana con la que se fusionan. Esto sugiere que
todos los tipos de vesículas de transporte de la célula han de expresar marcadores de superficie
que las identifiquen según su origen y su carga, y que sean reconocidos por receptores de las
membranas dianas.
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A pesar de la gran variedad de proteínas de cubierta que median la formación de vesículas de
transporte, la fusión de todas las vesículas con su membrana objetivo tiene varias características
comunes. En todos los casos la fusión se produce cuando la cubierta se ha despolimerizado, y en
ello intervienen un conjunto de proteínas que median:

La orientación de la vesícula hacia la pareja de fusión adecuada.

El propio proceso de fusión.
La despolimerización de las cubiertas de las vesículas pone al descubierto un tipo singular de
proteínas de membrana llamadas V- SNARE que se incorporó a una vesícula cuando ésta brotó
de una organelas donante. La V-SNARE específica en cada tipo e vesícula de transporte dirige a
ésta hacia la pareja de fusión de membrana correcta. La membrana diana de cada tipo de
organela pose una proteína integral de membrana T-SNARE que actúa de forma cooperativa para
unirse de manera específica a un tipo particular de V-SNARE.
Se cree que las proteínas Rab aseguran la especificidad de la unión de las vesículas, es decir que
la unión entre una V-SANARE y su t-SNARE complementaria depende de una proteína llamada
Rab, que actúa sobre ambas. Se han identificado cerca de 30 proteínas Rab diferentes, una para
cada pareja de v-SN ARE/t-SNARE. Las proteínas Rab pertenecen a una familia de proteínas
monoméricas GTPasa, cuando una vesícula encuentra la membrana diana adecuada, la unión de
la v-SNARE y t-SNARE permite que la vesícula permanezca unida durante el tiempo necesario
para que las proteínas Rab hidrolice su GTP lo cual bloquea a la vesícula en la membrana diana
preparándola para su fusión posterior, se inactiva, y se separa de la membrana del
compartimiento donante. En el proceso de fusión intervienen proteínas fusógenas: SNAP y NSF.
Caveolas: las vesículas con caveolina no son estrictamente vesículas recubiertas ya que la
caveolina se encuentra incluida en la bicapa lipídica. Podrían actuar en la potocitosis, que es un
pinocitosis pero con un mecanismo molecular de ligando – receptor distinto. La fuerza mecánica
depende de estas proteínas ubicadas en la bicapa lipídica. No hay certidumbre en cuanto a su
función: internalizar solutos- y su posterior ingreso sin formar vesícula: POTOCITOSIS. Están
relacionadas con la contracción muscular en músculo liso (bombas de Ca++)
Para ciertos autores van a endosomas especiales, caveosomas. Otros proponen que algunas
caveolas forman vesículas e internalizan material que se transporta a través de la célula y se
libera en otro lado transcitosis. Algunos receptores en caveolas participan del sistema de señal
como segundo mensajeros.
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