CITOPLASMA: CITOSOL Y CITOESQUELETO -Microtúbulos Microtúbulos - microfilamentos

Prof. M. CRUZ BRICEÑO DPTO ACADEMICO MORFOLOGIA HUMANA UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

CITOPLASMA

CITOPLASMA • ORGANELOS CITOPLASMATICOS – SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS: RE, CG – ORGANOIDES: MITOCONDRIAS, PEROXISOMAS

• MATRIZ CITOPLASMATICA INCLUSIONES CITOPLASMATICAS CITOESQUELETO

ORGANELOS CITOPLASMÁTICOS • A. Organelos membranosos • • • • • • •

Membrana celular Mitocondrias Retículo endoplásmico Aparato de Golgi Vesícula secretoria (gránulos) Lisosoma, Endosoma Peroxisoma

• B. Organelos no membranosos • Ribosomas: libres o polisomas • Centriolos, cilios y flagelos

MATRIZ CITOPLASMÁTICA (CITOSOL)

A. ENZIMAS QUE INTERVIENE EN: - Biosíntesis de Aminoácidos, nucleótido, ácidos grasos,

- Maquinaria de la síntesis proteica - Glucogenogénesis, glucogenólisis,- Glucólisis - Múltiples reacciones en las que intervienen el ATP, GTP,

AMPc y otros nucleótidos - Chaperonas ( Hsp 60, Hsp 70, HSp 90)

- Proteosomas

B. INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS • Son depósitos intracelulares de sustancias relacionadas con: – Nutrición – Productos de desecho – Sustancias inertes y pigmentos , productos del envejecimiento

• Son gránulos que puede tener membrana o no – – – –

Gránulos de secreción Gránulos de pigmentos Gránulos de lípidos Gránulos de glucógeno

B. INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS a. Nutrimentos almacenados a.1 Glucógeno: Gránulos β(15-30nm) y α Hepatocitos Miocitos Neutrofilos Epitelios (algunos)

Glucogenosis

(GLUCOSOMA)

Hepatocito (M/E). En el citoplasma se observan rosetas de glucógeno (flecha) cerca de vesículas de REL (cabeza de flecha) además de cisternas de REG y mitocondrias

a.2 Grasa (lípidos) Adipocito Cel. Musculares* Hepatocitos*

Condrocito maduro Gg. Sebáceas Gd. Endocrina En cel Renales, cardiocito y hepatocitos

Por Anoxia, toxinas

* Esteatosis (acumulación anormal de grasa)

Col.Sudan rojo

INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS B. Pigmentos (ocasionales) B.1 Pigmentos Exógenos Caroteno : Yema, mantequilla, grasa humana - carotemia Partículas de carbono: pulmones oscurecidos (fumadores antracosis)

Macrófagos con partículas de carbón

Minerales :

Macrófago en silicosis pulmonar

Ag (tejidos cuerpos grises) Pb (línea azul en encías)

Tintes : tatuajes

B.2. Pigmentos Endógenos •Hemoglobina •Hemosiderina

Célula del Bazo

•Bilirrubina, (biliverdina) •Lipofucsina pigmento lipídico de desgaste Signo revelador de lesión por radicales libres y peroxidación lipídica

• Melanina : Eumelanina (negro pardo) feomelanina (amarillo rojizo)

C. CITOESQUELETO Complejo de red de filamentos proteicos que se extienden en el citoplasma de las células y permiten que éstas tengan la capacidad de adquirir: - Diferentes formas

- Llevar a cabo movimientos direccionales y coordinados

ELEMENTOS: •Filamentos proteicos: •Microtúbulos

•Microfilamentos •Filamentos intermedios •Proteínas asociadas

ORGANIZACIÓN DEL CITOESQUELETO

Son cilindros largo y huecos de tubulina Diámetro de 25 nm Rectos Se disponen de un extremo unido al centrosoma

FILAMENTOS INTERMEDIOS Parecidas a cuerdas Diámetro 10 nm Formados de proteínas filamentosas Proporcionan resistencia mecánica Proporcionan sostén mecánico a los tejidos

MICROFILAMENTOS O FILAMENTOS DE ACTINA

Polímeros helicoidales, relacionados 2 a 2 de actina Estructura flexibles de 5-9 nm de diámetro Forman haces y redes bidimensionales y geles tridimensionales Dispersos en el citoplasma o concetrados en el cortex

Filamentos de Miosina 15 nm

PROTEINAS ACCESORIAS DE LOS FILAMENTOS PROTEICOS DEL CITOESQUELETO •PROTEINAS REGULADORAS: controlan el nacimiento, el alargamiento, el acortamiento y la despolimerización de los filamentos •PROTEINAS LIGADORAS: conectan a los filamentos entre si y con otros componentes celulares

•PROTEINAS MOTORAS: permiten el transporte de macromoléculas y organoides, el deslizamiento de filamentos contiguos y paralelos, lo cual constituye la base para la motilidad, contracción y cambio de forma de la célula

FUNCIONES DEL CITOESQUELETO • Estructural • Movimiento intracelular Transporte Segregación de cromosomas • Formación de estructuras celulares • Movimiento celular • Polarización celular

• F. estructural: crea y mantiene niveles de organización

• Movimiento intracelular Segregación de cromosomas Transporte intraceluar

• Formación de estructuras celulares - Microvellosidades (A) - Lamelipodios (B) - Invaginaciones (C) - Seudópodos (D) (D)

Microvilli en epitelio renal

• Movimiento celular

• Polarizacion intracelular

-Reconocimiento: Célula T - Célula Diana -Paso de señal de los receptores hacia el cortex

Reorganización de los filamentos de actina en la Zona de Contacto

-Reorientación del centrosoma -Microtubulos conectan al CG en la zona de contacto

ANOMALIAS CITOESQUELETICAS Se manifiesta en: • Defectos en la función celular: movimiento • Acumulación intracelular de material fibrilar: Fagocitosis alterada • Microtúbulos alterado disminución de fusión de endosoma Enf. Chediak Higashi • Microfilamento alterado • Microfilamento + citocalicinaB

• Microtúbulo mal organizado – Flagelo (dineina alterada) esperma inmóvil – Cilios

 esterilidad Bronquiestasia

• Filamentos intermedios: – Acumulo de filamentos de Pre-queratina causan lesión celular  Alzheimer

MICROTUBULOS ESTRUCTURA 14nm Unión al GTP reversible

Unión al GTP irreversible

25nm

Pasos del ensamblaje de los microtubulos 1. Formación del protofilamentos a partir de αβTubulina 2. Los protofilamentos se asocian en sentido lateral para para formar el microtúbulo 3. Agregado de más subunidades a los extremos de los protofilamentos alargan el microtúbulos

Disposición de las αβ tubulinas es por: •Interacciones laterales •Interaccione longitudinales Contacto cabeza-cola Heterodimeros adyacentes •Ligeramente alternados

•Filas sesgadas •Los microtubulos pueden ser:

CARACTERISTICAS A. LONGITUD VARIABLE: Fracción de micrón – centenares de micrones B. SON MAS RÍGIDOS que los microfilamentos y los filamentos intermedios, debido a su estructura tubular C. GENERAN FUERZA DE PROPULSIÓN por ser tubulares, propiedad que es fundamental en el movimiento de cromosomas y el huso mitótico

CARACTERISTICAS D. PRESENTAN POLARIDAD: + / -

E. RECAMBIO ROTATORIO E INESTABILIDAD del MICROTUBULO

E. INESTABILIDAD DINAMICA del MICROTUBULO

C. LABILIDAD DE MICROTUBULOS •TAXOL: Se une y estabiliza los microtúbulos (tratamiento de cáncer)

•VIMBLASTINA, VINCRISTINA: se une a subunidades de tubulina e impide su polimerización NOCODAZOL: se une a subunidades de tubulina e impide su polimerización Anticancerosos bloquea el huso mitótico Elimina células de división rápida

COLCHICINA/ COLCEMID: se une a las subunidades de tubulina e impide su polimerización

Colchicina inhibe la síntesis de tubulina (autorregulación de Tubulina)

Degradación por nucleasa

CENTROSOMA o CENTRO ORGANIZADOR DE MICROTUBULOS ESTRUCTURA •Matriz o material pricentriolar: •Complejo en anillo de γ-tubulina ó γ-TuRC •Proteínas •Centriolos

Diámetro 25nm

Formación de los microtúbulos

Los microtúbulos se depolimerizan y repolimerizan continuamente (GTP).

UBICACIÓN Y ORIENTACION DE CENTROSOMAS Y MICROTUBULOS

TIPOS DE MICROTUBULOS De acuerdo a su ubicación CITOPLASMATICOS CILIARES CENTRIOLARES MITOTICOS

De acuerdo a su tiempo de vida: Estables /Inestable

Inestables

Estables -Presentes en células que no se dividen Ejm: • Haz microtubular de cilios y flagelos: •Espermatozoide

/ tubo ovárico

•Una banda marginal de microtúbulos

estables en eritrocitos y plaquetas •Células nerviosas: en axones y son estructurales y como vías de transporte

MODIFICACIONES DE LOS MICROTUBULOS

•Maduración de tubulinas α Eliminación de Tirosinas Acetilaciones en los residuos de lisina •Estabilización por Proteínas •Asociación a Proteínas

PROTEINAS ASOCIADAS A MICROTUBULOS FUNCION Regula la dinámica del microtúbulo e influye en la velocidad de recambio Influye en la asociación de microtúbulos con otras estructuras celulares CARACTERISTICAS Su actividad y localización depende de proteínas cinasas

TIPO DE UNION:

- Lateral - En el extremo

TIPOS - Desestabilizadoras - Estabilizadoras - Motoras

PROTEINAS ASOCIADAS A MICROTUBULOS (MAP) a) PROTEINAS DESESTABILIZADORAS • ESTATMINA

↑Estatmina

Estatmina + P

= Oncoproteina 18

 ↓velocidad de elongación del microtúbulo

 Estatmina inactiva

 microtúbulo crece

• KATAMINA Subunidades Menor: Fija ATP Subunidad mayor: dirige a la proteína hacia el centrosoma Rompe las uniones internas entre subunidades de tubulina microtúbulo se fragmenta

•CATASTROFINA •Proteína que se une a los extremos del microtúbulo separa a los protofilamentos

Familia Kinl.- KIF2 : familia de quinesina sin capacidad motora, se une al microtúbulo e incrementa su inestabilidad dinámica

b) PROTEINAS ESTABILIZADORAS

Se fijan al microtúbulo y reducen la velocidad de desarmado Dominios:

D. de unión al microtúbulos: sec repetida de 4aa (+) MAP2 D. de proyección ácido: Brazo filamentoso Tamaño variable TAU

Grande en MAP2

Corto en Tau Función: controla longitud de mt.

Proteinas estabilizadoras de unión lateral MAP1 A y MAP1 B -Moléculas grandes -Presentes en axones y dendritas -Presentan cadena ligera y cadena pesada

MAP2 -Presentes en dendritas -Unen microtúbulos a los filamentos intermedios MAP 4 -Abundantes en neuronas y no neuronas -Regulan la estabilidad del microtúbulo en mitosis Tau: axones y dendritas polimerización aberranteAlzheimer CLIP170: une microtúbulos a los cromosomas

Verde: tau Rojo: MAP2

Estabilizadoras que se fijan al extremo de los microtúbulos a) XMAP125

PQ

XMAP215 --------------XMAP125-P

b) Proteína formadora de casquete:EB1 Dirige el extremo en crecimiento hacia la proteína diana Kar9 del cortex celular Mutación de EB1 perdida de direccionalidad del microtúbulo b) Proteína γ-TuRC: se fija al extremo menos del microtúbulos

c) Proteínas MOTORAS Las proteínas motoras se desplazan de acuerdo a la polaridad de los microtúbulos. Dominios Cabeza globular: actividad ATPasa Cola: une al componente se une al microtúbulo celular Animo terminal C-terminal contacto cadenas ligeras

Cola:

ORGANOIDES MICROTUBULARES CILIOS Y FLAGELOS

Mucosa túbulo ovárico

APARATO CILIAR •CILIO

•Axonema •Matriz ciliar •Membrana •CUERPO BASAL •O CINETOSOMA •RAICES CILIARES

AXONEMA Tectina 2nm x 45nm

30 ---250nm

DINEINA CILIAR

CENTRIOLOS

CICLO CENTRIOLAR

FUNCIONES DE LOS MICROTUBULOS • • • •

Forma Celular. brindan rigidez y conservan la forma celular FUNCIONES DE LOS MICROTUBULOS Disposición del RE, aparato de Golgi y las mitocondrias Polarizaciòn celular Regulan el movimiento intracelular de organelas y vesículas: Soporte o carril por la superficie del cual proteínas motoras transportan diversas estructuras. Ej. el transporte axónico rápido anterógrado y retrógrado.

T. Rápido: 2,3- 4,6 μm/seg Vesículas, granulos, REL T. Intermedio: 0.03-0.6 μm/seg Mitocondrias, Filamentos actina

T. Lento: 0,2-1 μm/seg Red Microtubulos-Filamentos intermedios

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Contituyen el huso mitoticos: responsables del movimiento de los cromosomas Involucra 3 eventos -Construcción del huso mitótico -Mecanismo de alineación, desplazamiento -Mecanismo de movimientos para generar las celulas hijas

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Motilidad celular: espermatozoide

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Morfogénesis