CITOLOGÍA

Citología: ciencia que estudia la célula:

Su organización ultraestructural.• Su composición macromolecular.• La función bioquímica y metabólica de sus componentes• La relación y comunicación intercelular.•

Célula: unidad estructural y funcional de los seres vivos. Su estudio depende de la invención de losinstrumentos ópticos diseñados por Hooke y Leeuwenhoek. Ellos crearon instrumentos para estudiar lascélulas: Microscopios.

Microscopio óptico: (campo claro) estudia la morfología de la célula.• Microscopio electrónico de transmisión: estudia la ultraestructura de la célula.• Microscopio de scanning o de barrido: imagen tridimensional de la superficie del tejido celular.• Otros microscopios: de polarización, de interferencia, campo oscuro, de alro voltaje, de efecto tunel.•

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE SERES VIVOS

Seres vivos acelulares−virus• Seres vivos celulares−células•

Células procariotas: bacterias, cianobacterias y micoplasmas.

Células eucariotas: seres vivos, animales y vegetales

Existen otros organismos no considerados seres vivos, estos son los priones: agentes patógenos formados porproteínas.

CELULAS PROCARIOTAS O PROCARIONTES

Tamaño de 1 a 60 micras

Rodeadas de membrana plasmática que se invagina formando mesosomas (característicos de bacterias). Porencima de la membrana esta la pared (no existente en micoplasmas).

Algunas procariotas pueden presentar flagelos y casi todas poseen ribosomas

El material genético se encuentra formando el nucleoide y no esta rodeado por la envoltura nuclear.

Algunos como las cianobacterias presentan metabolismo fotosintético.

CELULAS EUCARIOTAS

Tamaño de 10 a 100 micras.

El material genético esta localizado en el núcleo rodeado por la envoltura nuclear.

Presentan citoplasma en el interior del cual están los orgánulos celulares cada uno con funciones

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determinadas:

Ret. Endoplasmatico. Síntesis de lípidos y proteínas.• Ribosomas: síntesis de proteínas.• Complejo de Golgi: procesos de secreción.• Lisosomas: digestión celular• Mitocondrias: obtención de energía (respiración).• Citoesqueleto: filamentos que dan forma y movilidad a la célula.• Otros: centríolos, cilios, peroxisomas•

Además las células vegetales presentan pared celular y cloroplastos. También tienen vacuolas que poseen lamisma función que los lisosomas.

MICROSCOPIO ÓPTICO DE CAMPO CLARO

Limite de resolución entre 100 y 10 micras.

Este límite de resolución es la distancia mínima entre 2puntos para que puedan distinguirse como tales.Depende del poder de resolución que es la capacidad de distinguir 2imagenes distintas de puntos situados muycerca.

Se basa en una bombilla que produce un haz de luz que llega a un condensador que condensa y dirige el hazhacia la muestra que debe ser fina. Seguidamente la luz pasa a una lente objetivo después a una lente ocular yal ojo humano.

La imagen aparece aumentada y coloreada debido a la aplicación de colorantes y solo veremos la morfologíade la célula no se podrán ver sus orgánulos.

MICROSCOPIO DE TRANSMISIÓN

Se basa en un filamento de tungsteno incandescente que emite un haz de electrones que pasa a una columna alvacio con bobinas Electromagnéticas que actúan como lentes condensadoras haciendo que los electronesatraviesen la muestra. La muestra debe ser fina tb.

En este lugar del proceso aparece ya la imagen agrandada que pasa a bobinas electromagneticas que laaumentan todavía más.

La imagen pasa a verse en una pantalla fluorescente. Con este microscopio no se ven colores, solo se venblancos, grises y negros. En este microscopio hay que realizar un contraste de la muestra con metales pesados,de forma que las zonas sin metales pesados son atravesadas dando color blanco, en cambio si hay metales loselectrones chocan dando colores negros y grises.

Zonas blancas: electrolúcidas

Zonas negras o grises: electrondensas.

Además de verse la morfología de la célula se pueden ver los orgánulos (la ultraestructura).

MICROSCOPIO DE BARRIDO

El filamento de tungsteno emite el haz de electrones que pasan a bobinas electromagnéticas. El haz deelectrones no es fijo, es móvil y va de un lado a otro de la muestra barriendo su superficie sin atravesarla.

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Los electrones chocan contra la muestra transformándose en electrones secundarios que son recogidos por undetector y un amplificador que transforman estos electrones en luz que es recogida por una pantalla detelevisión.

Se observaran superficies celulares. No se utilizaran colorantes, la muestra se deberá cubrir con metalespesados superficialmente (platino, oro, carbono).

Se verán colores grises, negros y blancos.

Cada colorante es específico y colorea una zona determinada. Ej. Las células caliciformes del estomago debenser teñidas con azul alcian que se une a polisacáridos.

METODOS DE ESTUDIO DE LAS CELULAS Y LOS TEJIDOS

Métodos de estudio de la morfología celular• Métodos de estudio de la composición química celular• METODOS DE ESTUDIO DE LA MORFOLOGIA CELULAR• Estudio de las células vivas:•

Método in vivo: se realiza a organismos o células vivas en su estado natural incluso orgánulos celulares (Ej.Protozoos, mitocondrias). Se utilizan colorantes llamados colorantes vitales, estos no causan daño alorganismo o célula durante un tiempo corto, a largo tiempo son tóxicos y mortales.

Método in Vitro: estudia al organismo vivo pero colocado en condiciones artificiales. Se realiza en célulasaisladas y fáciles de separar. Estas células se colocan sobre un sustrato adecuado que se llama medio decultivo en el cual se mantienen con vida mientras dura el estudio conocido como cultivo celular.

Estudio de celulas muertas (posmorten):•

A) FIJACIÓN: cuando el animal muere es necesario detener sus procesos vitales antes de una autolisis de susmateriales. Este proceso es conocido como fijación. Conserva las células y tejidos en un estado lo masparecido posible en morfología y composición química al estado vivo.

Modo de actuación:

Se insolubilizan las proteínas• Evita autolisis de los constituyentes de las células debido a sus propias enzimas desprendidas por loslisosomas de las células.

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Protege a las células del ataque bacteriano.• el tejido para posteriores tratamientos como la tinción, el corte•

Fijación física:

Por calor: aplicamos calor de manera que se produce la coagulación de las proteínas. No es buena ya que lascélulas se destruyen.

Por frío: se congela el tejido con dióxido de carbono o N liquido. Es mejor que la anterior pero se puedenformar cristales.

Fijación química: (por medio de sustancias químicas disueltas)

Un solo liquido fijador:•

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M. OPTICA:

Formaldehído − produce la reticulación de proteínas

Ac. Acético− cambia el estado coloidal de las proteínas.

Ac. Pírico y dicromato potasico− actúan formando sales.

Alcoholes etílico y metílico− producen deshidratación.

M. ELECTRONICA:

Glutaraldehido: reticulación de proteínas

Tetraoxido de Osmio: reticulación de proteínas.

Mezclas fijadoras:•

M. OPTICA:

Bouin: formado por una mezcla de formaldehído, ácido acético y ácido pírico.

M. ELECTRONICA:

Se utiliza glutaraldehido mezclado con paraformaldehido.

Tipos de fijación química:

Perfusión: se coloca el fijador en una jeringuilla inyectándoselo al animal en el torrente sanguíneo de maneraque el fijador se distribuye por todo su organismo. Una vez fijado podemos abrirlo para obtener nuestroórgano.

Inmersión: se mete el órgano en un recipiente con fijador. Esta técnica depende del tamaño de la muestra elvolumen del fijador y todo esto influirá en el tiempo de fijación.

La fijación tb depende de la velocidad de penetración del fijador (tetraóxido de osmio lento, formaldehídorapido). El tejido debe sacarse del fijador ya que el fijador puede estropearlo. Después de sacar el tejidorealizaremos la inclusión.

INCLUSIÓN: consiste en colocar el tejido fijado en una sustancia que lo conserve y le de consistencia yvolumen para poder cortarlo (en secciones finas y delgadas).

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Medios de inclusión:

M. OPTICO: Utilizaremos parafina o paraplast que es un medio de inclusión no hidrosoluble.

M. ELECTRONICO: Utilizaremos resinas epoxi como el epón, araldita y metacrilato o gelatinas y agar queson medios hidrosolubles.

Etapas de inclusión: (deshidratación, aclaramiento, y realización del bloque o inclusión)

M. OPTICO, INCLUSIÓN EN PARAFINA:

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Deshidratación: consiste en quitarle el agua al tejido ya que la parafina es no hidrosoluble. Para ello lavamosen agua el fijador. Se realizara con alcoholes de pureza ascendente hasta llegar a alcohol puro que no essoluble en parafina.

Aclaramiento: se sustituye este alcohol por un líquido intermediario normalmente el hidrocarburo bencénico(silol, benceno, tolueno).

Impregnación: el tejido se coloca en parafina liquido, esta parafina es liquida a 60 grados (a tº ambiente essólida). El tejido se impregna de parafina sustituyéndola por el silol.

Inclusión: se saca el tejido de la parafina y lo ponemos en el fondo de un molde metálico y lo rellenamos deparafina liquida colocándolo a tº ambiente de manera que la parafina se solidifica quedando el bloquerealizado y preparado para el corte.

M. ELECTRONICO, INCLUSIÓN:

Deshidratación: se realiza con alcoholes de concentraciones crecientes al igual que con el M.O. A veces sepueden utilizar acetonas.

Aclaramiento: se utiliza un hidrocarburo bencenico en este caso el oxido de propileno.

Impregnación: se saca el tejido del oxido de propileno y se mete en un bote con la resina epoxi que a tºambiente es liquida y el tejido se impregna.

Confección del bloque o inclusión: no se utilizan moldes metálicos sino las cápsulas de gelatina de losmedicamentos. El tejido se saca de la resina y se mete en el fondo de la cápsula de gelatina. Seguidamente seintroduce a 60 grados para que la resina epoxi se solidifique.

Una vez tenemos el bloque realizado procedemos a realizar el corte.

CORTE:•

M. OPTICO: el bloque hay que cortarlo en pequeñas secciones finas. Estas se cortan en un micrótomo (quetiene una cuchilla metálica) donde se realizan secciones de un grosor de 3 a 5 micras. Las secciones obtenidasse colocan encima de un cristal alargado llamado porta. Una vez en el porta podemos teñir la muestra.

Para tejidos líquidos debemos realizar los frotis o extensión: se coloca encima del porta una gota de sangre yencima otro porta formando un ángulo perpendicular. Este porta se desplaza arrastrando la gota y formando enel otro porta una extensión de sangre.

M. ELECTRONICO: los bloques para esta microscopía se colocan en el ultra micrótomo (que tienecuchillas de diamante y vidrio) obteniendo así secciones muy finas llamadas ultrafinas de un espesor entre 200y 500 manómetros. Estas secciones se recogen en unas estructuras redondas pequeñas que son las rejillas.Estas rejillas (de metal, + frecuente el cobre) con los trozos o ultrafinas pegados se contrastan.

D) TINCIÓN O CONTRASTE

M. OPTICO (tinción): antes de empezar la tinción hay que quitar la parafina del tejido ya que esta parafinano es hidrosoluble. Así que hay que introducir el porta en xileno quitando la parafina, llamado desparafinar. Acontinuación se hidrata con alcoholes de concentración decreciente desde xileno pasando por alcoholes hastallegar a agua.

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Ya esta el tejido preparado para ser coloreado con hematoxilina y eosina pasándolos a agua para lavar elcolorante. Debemos sellar el tejido para quitarle el agua y dejarlo conservado (EUKIT, DPX). Para esto seutilizan bálsamos que no son solubles en agua a si que debemos deshidratar el tejido y luego aclarar en xilenoque si es soluble en los bálsamos. Echamos bálsamo y colocamos encima otro cristal mas pequeño llamadocubre.

Con esta tinción las estructuras biológicas son resaltadas mediante colorantes capaces de fijarseselectivamente sobre ellos según su afinidad especifica, relacionada con su naturaleza química. Existen variostipos de tinciones:

Tinciones vitales: teñir células vivas.

De rutina: la tinción de hematoxilina y eosina. Mediante esta tinción se puede demostrar la relación entrecélulas tejidos y orgánulos.

Especiales: se tiñe una estructura en particular de la célula. (Ej. Técnicas histoquímicas).

Clasificación de colorantes:

Según su origen:

Naturales: tomados del medio natural

Artificiales: fabricados

Según su composición:

Ácidos: eosina: tiñen elementos básicos como citoplasma de un color rosa anaranjado.

Básicos: hematoxilina: tiñen elementos ácidos como el núcleo de color violeta.

Eosina y hematoxilina se emplean juntas al realizar una tinción para ver la célula entera.

Metacromáticos: tinción diferente a la del colorante utilizado, esta propiedad se llama metacromasia y elcolorante cambia su color cuando actúa sobre ciertos componentes celulares.

Azul de toluidina (más importante) es azul pero cuando se pone en contacto con sustancias o elementosmetacromáticos se vuelve violeta. Tiñe moléculas cargadas negativamente, moléculas de alto peso moleculary esteres de sulfato (glucosalinoglicanos).

Mecanismos de coloración:

Disolución: se emplean colorantes liposolubles además el tejido se fija por congelación. Sirve para teñirlípidos o grasas. Posee la propiedad de que son más solubles en los lípidos que el solvente que los contienepor eso tienden a abandonar la solución para incorporarse a los lípidos del tejido.

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Colorantes:

Sudan III: tiñe lípidos de color rojo

Sudan IV: tiñe lípidos de color negro

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Tetraóxido de Osmio: tiñe lípidos de negro

Cuando estos no se utilizan y se cambian por técnicas convencionales de tinción los lípidos del tejido sedisuelven debido a los alcoholes de manera que se observan huecos blancos por la disolución de las grasasllamada visión negativa de las grasas.

Impregnación: se emplean metales como la plata, el plomo y el osmio utilizados en forma de óxidos o desales los cuales son reducidos por los componentes celulares precipitando en forma de metales insolubles.El más utilizado es la plata, entonces hablamos de impregnaciones argénticas:

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Gomori (especifica para fibras de reticulita), Reticulina y Verhoeff (para fibras elásticas) dan precipitadosnegros.

Clases de tinciones según el numero de colorantes:

Monocromicas: un colorante

Policromicas: varios colorantes (ticrómicos).

Ticrómico de Masson: tiñe de color verde sobre toda fibra colágena de tejido conjuntivo.

Ticrómico de Mallory: tiñe de color azul las mismas fibras colágenas.

M. ELECTRONICO (contraste):

No se utilizan colorantes, no se observan colores solo blancos, grises y negros. Se utilizan sales de metalespesados para contrastar el tejido.

−Para M. Electrónico de transmisión:

Acetato de uranilo

Citrato de plomo

−Para M. Electrónico de barrido:

Se sombrea la mezcla con carbono y con platino.

METODOS DE ESTUDIO DE LA COMPOSICIÓN QUIMICA DE LA CELULA (estudian loscomponentes químicos del interior de la célula).

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Técnicas Histoquímicas:

Identificación de aldehídos:•

Reacción plasmal: para poner de manifiesto los aldehídos libres de la célula.

Feulgen: para poner de manifiesto el ADN.

PAS (ácido periódico de Schiff): pone de manifiesto los hidratos de C.

PAS +: con hidratos de C

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PAS −: sin ellos

Resultado: cuando hay aldehídos se observa color rosa fuerte y en las tres técnicas se utiliza el reactivo deSchiff (incoloro). Este es la fuchsina decolorada con anhídrido sulfuroso.

Reacción plasmal: sencilla, si en el tejido estudiado hay aldehídos libres reaccionaran con el reactivo deSchiff produciendo un color rosa fuerte.

Feulgen: se produce en el tejido una hidrólisis ácida con ácido clorhídrico (HCL) con lo cual quedan gruposaldehídos libres, estos grupos son tratados con el reactivo de Schiff viéndose el color rosa fuerte.

PAS: se realiza una hidrólisis con ácido periódico quedando aldehídos libres que se ponen de manifiesto conel reactivo de Schiff y que deja de nuevo el color rosa fuerte.

Identificación de Enzimas (proteinas que manipuladas se desnaturalizan y se destruyen por ellos no sepueden fijar):

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El tejido se fija por congelación.

Las 2 tecnicas más importantes:

Fosfatasa ácida: tiñe enzimas marrón oscuro.

Fosfatasa alcalina: las tiñe de negro.

Se utiliza un sustrato sobre el que actúa la enzima que hay en la célula cuya presencia queremos poner demanifiesto.

Técnicas Auto radiográficas: se utilizan sustancias radiactivas (como isótopos radiactivos) que tienenafinidad a un determinado compuesto celular.

Principales Isótopos:

Trimidinatrinitada: afín con ADN

Uridinatrinitada: afín con ARN

Se coloca la célula en la sustancia radiactiva para enmarcar algún componente. Se lava y se coloca enparafina. Se corta y se coloca en un porta en una emulsión fotográfica que tiene cristales de bromuro de plata.El porta se revela como si fuera una foto. El cristal de bromuro de plata sobre el que ha incidido se transformaen un filamento de plata mientras que los cristales sobre los que no ha incidido ningún isótopo desaparecen.

Al final al M. Óptico observamos pequeños puntos que son los filamentos de plata.

Al M. Electrónico veremos los filamentos de plata perfectamente.

Técnicas Inmunocitoquímicas: (base−antígeno−anticuerpo)

T. Directa− fluorescencia

T. Indirecta− PAP (peroxidasa−antiperoxidasa)

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Para M. Electrónico:

Tinción negativa: suspensiones de células• Sombreado: material inorgánico y suspensiones.• Criofractura: material biológico.• Tinción negativa: no se utilizan cortes sino suspensiones.•

Sobre la rejilla se coloca la gota de suspensión de células la que se coloca una capa de ácido fosfotúnstico quese mete por todos los orificios de la célula.

Como resultado veremos el fondo y los orificios de color ya que se han acumulado los metales pesados portanto los electrones chocan se dispersan sin atravesar la muestra. El material lo veremos brillante ya que loselectrones pueden atravesarlo al no depositarse sobre él metales pesados. Al final nos queda algo parecido alnegativo de una foto.

Sombreado: se observa con detalle la superficie de partículas muy pequeñas. Se utiliza una campana alvacío. En un lado de esta tenemos una platina en cuyo borde se deposita la muestra sobre una rejilla consoporte de carbono. Al otro lado de la campana hay unos electrodos hechos de diferentes metales (platino,carbono). Los electrodos se calientan haciendo que le metal incida sobre un lado de la muestra.Seguidamente se disolvemos el material biológico quedándonos un molde de platino o del metal llamadoreplica. A veces se necesita reforzar la replica depositando además del metal una capa continua de carbonoy enzima la replica.

•

Criofractura: la muestra se coloca sobre un soporte y se introduce en nitrógeno líquido con lo que secongela proceso llamado crío fijación. A continuación la muestra congelada se mete en una campana conuna cuchilla que le da un golpe seco a la muestra que se fractura haciéndolo siempre por el sitio más débil.Después sobre una de las caras de fractura se deposita una capa continua de carbono, a continuación serealiza un sombreado de platino y por último se realiza la réplica.

•

−Congelación grabado: congelación y corte de cuchilla separándose por la membrana a nivel de la bicapalipídica. Después se aumenta la Tº de manera que el hielo de superficie de fractura se sublima (sólido a gas)con lo que las partículas que están en la zona de fractura quedan mucho más marcadas.

Se deposita una película continua de carbono y sobre esta se sombrea con platino para obtener la replicadisolviendo la materia orgánica.

Fraccionamiento celular: sirve para separar los distintos orgánulos de una célula, para ello las células setrituran y se centrifugan varias veces. En cada centrifugación se separa un orgánulo diferente de la célula (1ºnúcleo). Se observa a la velocidad a la que sedimenta cada orgánulo pudiendo saber el coeficiente desedimentación expresado en unidades S (Svedberg) (Ej. Ribosomas 70s).

LA MEMBRANA PLASMÁTICA

Definición: es una envoltura continua que rodea a la célula y la separa del medio externo. Se caracterizaprimero porque no se observa al microscópico óptico solamente con el electrónico, segundo es una estructurasemipermeable (permite el paso de unas moléculas pero no de otras), tercero todas las membranas biológicastienen una estructura general como son ensamblajes de lípidos y proteínas, cuarto es una capa muy delgada deaproximadamente 75 A de espesor. Por último al M. electrónico se observa con una estructura trilaminar quepresenta 2bandas oscuras y una clara intermedia lo que se llama unidad de membrana. Con criofractura lamembrana plasmática se fractura a nivel de la bicapa de lípidos separándose en 2 caras de fractura, la externallamada emimembranaexoplasmica y la interna llamada emimembranaprotoplasmica. La externa da al exteriorde la célula y la interna es la que da hacia el citoplasma.

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Composición química: hay que aislarla del citoplasma para realizar su estudio. Después se procederá a suanálisis con métodos bioquímicos y biofísicos. La membrana más fácil de aislar es la de entrocito humano(por ello la mayoría de los datos obtenidos son de ella). Esta contiene un 52% de proteínas, un 40% de lípidosy un 8% de hidratos de carbono. Las moléculas lipidicas son las mas pequeñas mientras que las proteínas sonde gran tamaño. Los hidratos de carbono son cadenas de oligosacaridos y se encuentran siempre asociados aproteínas o a lípidos formando glucoproteinas o glucolipidos.

Lípidos: molécula de naturaleza antipática es decir que poseen un extremo polar hidrofilito y otro no polarhidrofobito. En ambiente acuoso forman micelas que son unas estructuras esféricas o bien bicapas. Enmembrana plasmática se encuentran siempre formando bicapas.

Tipos:

−Fosfolipidos (están en las dos caras)

Externa: fosfatidil colina

Interna fosfatidil serina o fosfatidil inositol.

−Esfingolipidos: esfingomielina (cara externa).

−Esteroles: colesterol (ambas caras).

Fosfolipidos: tienen una cabeza esférica polar e hidrofilita de la que parten 2 colas hidrocarbonadas ehidrofóbicas que son cadenas de ácidos grasos. Una de las colas es recta debido a que esta formada por ácidosgrasos saturados (sin dobles enlaces) mientras que la otra se encuentra ligeramente flexionada debido a queesta formada por ácidos grasos insaturados (con dobles enlaces). En la parte superior de las dos colas se sitúael colesterol lo que hace que esta región sea mas rígida, mientras que los extremos no tiene colesterol por loque son regiones más fluidas.

Colesterol: es muy abundante, posee una cabeza polar y una anillo no polar. Por cada molécula de fosfolipidohay una molécula de colesterol. En la bicapa lipidica su grupo polar se sitúa junto a la cabeza del fosfolípido yel anillo inmoviliza parte de las colas del fosfolípido (superior) dejando el resto de las colas flexibles.

Movilidad de los lípidos:

No son estáticos sino que presentan movimientos dentro de la bicapa.

Difusión lateral: dos lípidos de la misma cara de bicapa que están juntos se intercambian el uno porel otro.

•

Flexión: las cadenas de ácidos grasos se flexionan• Rotación: el lípido gira sobre si mismo• Flip−Flop: el lípido que esta en una cara de la bicapa se intercambia por otro de la otra capa. Seproduce gracias a las enzimas flipasas.

•

Importancia de la fluidez de la membrana:

Permite interacciones dentro de la propia membrana, por otro lado interviene en el movimiento celular en elcrecimiento y división celular. Es importante a nivel de las uniones intercelulares en el proceso de secreción yen el proceso de endocitosis.

Distribución de los lípidos de membrana:

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Se diponen de forma asimétrica, no son los mismos en las dos caras de la membrana. En la cara externa(exoplamica) existen fostolipidos con grupo terminal colina mientras que en la cara interna o protoplasmitaposee el grupo terminal amino.

PROTEINAS:

Estructura: son antipáticas (región polar y región no polar). No se disponen al azar sino que se orientan deforma particular dentro de la bicapa. Su distribución es asimétrica. Algunas sirven de receptores, participandoen procesos de reconocimiento y adhesión celular. Otras actúan como transportadoras, existen moléculasdentro y fuera de la celula que deben entrar o salir no siendo posibles sino se unen a estas proteínas. Otrasestán relacionadas con el citoesqueleto incluso con otras células adyacentes y tb presentan movimientosdentro de la bicapa.

Clasificación:

Proteinas integrales o transmembrana:

Incluidas en el interior de la bicapa, atravesándola.◊ Son liberadas solo por agentes que desordenen la bicapa (detergentes).◊ Generalmente asociadas a lípidos.◊ Son insolubles en medios acuosos.◊ Las dos más importantes son la glicoforina y la banda III.◊

Proteinas perifericas:

Se encuentran en la periferia de la bicapa tanto en cara externa como interna.◊ Son liberados por agentes que dejan la bicapa intacta como son las soluciones salinas,son por lo tanto proteínas fáciles de extraer.

◊

Generalmente están asociados a lípidos y proteínas integrales.◊ Son solubles en medios acuosos.◊ El más importante es la espectrina.◊

HIDRATOS DE CARBONO

Son el componente minoritario. Forman una cubierta en la cara externa de la membrana, el glucocalix. Noexiste en la cara interna de la membrana por lo tanto la distribución de los hidratos de C. en la membrana esasimétrica. Se encuentran unidos covalentemente a proteínas, formando las glucoproteínas y unidos a lípidosformando los glucolípidos. Además el glucocalix es PAS + (se teñirá rosa fuerte con reactivo de Schiff).

Funciones del glucocalix:

Responsable de la selectividad en la incorporación de moléculas de bajo peso molecular a la célula.• Además estabiliza a la membrana.• Interviene en los fenómenos de reconocimiento (durante el desarrollo embrionario sobre todo).• Presenta propiedades inmunitarias, siendo responsable de los distintos grupos sanguíneos.• Se localizan en el glucoproteínas como CADHERINAS O INTEGRINAS de algunas unionesintercelulares.

•

Son lugares de anclaje de enzimas.•

Modelos de membrana:

Existen muchas teorías pero el modelo más aceptado es el modelo de mosaico fluido estudiado con tinción

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negativa y criofractura.

Lípidos y proteínas se encuentran dispuestos en un mosaico situándose en una configuración estable de bajaenergía libre.

•

Las membranas son estructuras fluidas donde lípidos y proteínas se mueven dentro de la bicapa.• Las membranas son asimétricas en cuanto a sus componentes (lípidos, proteínas, hidratos).•

Renovación de la membrana:

Es dinámica, esta continuamente renovándose a partir de las vesículas del complejo de golgi. Estas vesículasvan a formar membrana plasmática. Por otro lado a través de la endocitosis se pierde membrana, lo quemantiene un equilibrio.

Diferenciaciones de la membrana:

Existen regiones de la membrana adaptadas a diferentes funciones: adsorción, secreción, transporte delíquidos, adherencia mecánica, interacciones con células adyacentes y con la matriz extracelular.

Diferenciaciones de la superficie libre (de la parte apical de la célula):•

Microvellosidades: evaginaciones de membrana que aumentan la superficie apical de lacélula. Suelen tener un esqueleto de actina.

♦

Con borde en chapa M. banales, aisladas, Borde en cepillo,

(en forma de dedo, escasas, irregulares y agrupadas desordena

agrupadas de igual desiguales. das, largas e irregula

tamaño y paralelas). res.

Estereocilios: invaginaciones de la membrana plasmática largas e irregulares que nopresentan esqueleto de actina.

♦

Cilios♦

Diferenciaciones de la superficie basal:•

− Invaginaciones basales: evaginaciones de la membrana plasmática en la porción basal de la célula dondese disponen mitocondrias (Laberinto basal de Rhodin).

Diferenciaciones de la superficie lateral:•

Espacios intercelulares: espacios entre células vecinas.♦ Interdigitaciones: entrantes y salientes de la superficie de una célula que se acoplan con losentrantes y salientes de la célula vecina.

♦

Complejos de unión: estructuras que unen dos células vecinas o bien unen la célula con lamatriz extracelular.

♦

Tipos según disposición:

Zonula: tiene forma de cinturón que rodea a la célula.

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Fascia: placa grande de forma irregular.

Macula: forma puntiforme redondeada u oval.

Tipos de uniones:

Uniones estrechas:

Zónula ocludens (tipo de unión zónula en forma de cinturón).♦

Uniones comunicantes:

Unión GAD, Nexos o unión en hendidura (tipo fascia).♦

Uniones adherentes:

Desmosoma puntiforme o macula adherens (tipo macula).♦ Desmosoma en banda o zónula adherens (tipo zónula).♦ Hemidesmosoma (macula).♦

ZONULA OCLUDENS

Forma un cinturón que rodea la célula (zónula).• Se localiza en el borde apical de las células epiteliales.• Las membranas de las células vecinas que se van a unir parece que se fusionan en puntos.• No existe espacio intercelular entre las células vecinas que se unen.• Presencia de proteínas transmembrana en la zona donde establecen contacto las dos membranas de lascélulas vecinas. Estas proteínas forman las hebras de cierre.

•

Es una unión impermeable. Impide el paso de macromoléculas dejando solo pasar los impulsosnerviosos.

•

UNIÓN GAD

Formada por estructuras hexagonales en forma de cilindros llamados conexones, cada uno formado por 6subunidades que se disponen en una de las membranas y otras 6 subunidades que se disponen en la membranavecina. Cada una de estas subunidades es una proteína transmembrana llamada conexina.

Los conexones dejan en su interior un canal (centro) de 2 a 3 nanómetros a través del cual pasan las moléculasde peso molecular inferior a 1000 dalton.

Existe en esta unión un intercambio eléctrico y químico, interviene en la sincronización de la contracción delmúsculo cardiaco y del liso y tb interviene en las sinapsis eléctricas. Los conexones pueden abrirse o cerrarse.(si la concentración de Ca++ aumenta se cierran y si disminuye se abren).

DESMOSOMA PUNTIFORME

Entre las membranas de las células que se van a unir existe un espacio intercelular de 25 a 35 nanometros.Este esta ocupado por unas proteinas que son las Cadherinas.

Esta unión esta formada por 2 placas citoplasmáticas densas de forma esférica, son proteínas y estánlocalizadas debajo de la membrana de cada una de las células que se unen. La composición de estas placas esdiferente a la del desmosoma en banda formadas por la proteína desmoplaquina. A estas placas se anclan

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filamentos intermedios que son tonofilamentos de queratina.

HEMIDESMOSOMAS

Son como medio desmosoma. Estos unen una célula con la matriz extracelular mediante unas proteínasllamadas integrinas. La placa citoplasmática es solo una tb redonda.

DESMOSOMA EN BANDA O ZONULA ADHERENS

Forma un cinturón alrededor de la célula, debajo de la zonula ocludens (parte +superior)• Existe un espacio intercelular de 25 a 30 nanometros ocupado por proteínas de unión transmembrana,cadherinas.

•

Debajo de la membrana existe una placa densa continua a la que se anclan las cadherinas y tb losmicrofilamentos de actina. Esta placa densa esta formada por unas proteínas llamadas cateninas queson de tres tipos alfa, beta y gamma.

•

PARED CELULAR VEGETAL

Esta situada en la superficie externa de células vegetales. Forma un exoesqueleto que soporta mecánicamentea los tejidos vegetales, dándoles rigidez, además protege a la célula y a los tejidos de daños físicos comoaccidentes mecánicos. Tb la pared mantiene el equilibrio osmótico y permite el paso de sust. a través de ellainterviniendo en procesos como la adsorción, la transpiración y la secreción.

La pared tb es una barrera que protege a la célula de la infección bacteriana, patógenas o de hongos.

Crece en contacto intimo con la membrana plasmática y fuera de ella. No existe en tejidos reproductores ni enel endosperma.

Composición quimica:

Polisacaridos:

Azucares con 6 carbonos: glucosa (+importante, celulosa), galactosa, manosa, mucosa, rhamnosa, ac.galacturónico y ac. glucurónico (pectinas).

GLUCOSA

Varios monómeros de glucosa se unen por enlaces beta 1−4 formando largas cadenas lineales deaproximadamente 2000 a 20000 unidades de glucosa. Estas tienen forma de cinta y forman la molécula decelulosa (C6 H10 O5).

PECTINAS

Son polisacáridos ramificados muy hidratados que tienen numerosos residuos de ácidos galacturónicos yglucurónicos. Estos acidos crean altas cargas negativas importantes para la formación de unioneselectroestáticas con las extenzimas. Su estructura tan ramificada le permite atrapar agua lo que contribuye aque la matriz de la pared este en estado de gel sirviendo por lo tanto para hacer gelatinas y mermeladas.

Será la pectina muy abundante encontrándose en forma de sales de Ca y Mg.

AZUCARES CON 5 C (xilosa + arabinosa= HEMICELULOSA)

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HEMICELULOSA:

Formada por polisacáridos ramificados. Presenta un eje de glucosa o xilosa del cual parten cadenas lateralesde arabinosa, manosa, galactosa o tb xilosa sino forma el eje. Tiene forma de cinta y debido a su ramificaciónhace que la matriz tenga consistencia de gel. Además se dispone formando una cubierta que rodea amicrofibrillas de celulosa uniéndose a estas por puentes de H.

PROTEINAS (ricas en hidroxiprolina)

Glicoproteinas: resultan de la unión de la proteína con un hidrato de C. son proteínasestructurales que forman la estructura del la pared.

♦

Extensinas♦ Lectinas♦

10 a 20% de Enzimas: participan en la síntesis de la pared en su formacióny en su crecimiento.

⋅

EXTENSINAS

Contienen gran cantidad de hidroxiprolina y tb de serina y de lisina. Estos aminoácidosproducen carga positiva en la pared lo que le da un carácter básico. Además tienen una altaproporción de hidratos de C. Son insolubles y se unen a la pectina por atracción cónica, tb seunen entre si por enlaces covalentes.

LECTINAS

Glicoproteínas solubles cargadas negativamente que contribuyen a mantener la estructura dela matriz.

Lignina: unión de alcoholes derivados de la fenilalanina. Es densa e insoluble.Además es un material plástico de gran resistencia. Tienen tb dureza eimpermeabilidad. Se encuentra sobre todo en paredes secundarias.

◊

Componentes grasos: cutina, suberina y ceras, son ácidos grasos insaturados.Algunos como la cutina o ceras se encuentran en la superficie externa de las plantas.

◊

Sustancias diversas: sales minerales (silicatos y carbonatos), taninos, resinas yagua).

◊

ORGANIZACIÓN MACROMOLECULAR DE LA PARED

(FIBRAS + MATRIZ)

FIBRAS

Microfibrillas de celulosa: (+abundante) forma aproximadamente de el 20 a 30% dela pared. Las moléculas de celulosa tienen forma de cinta y se empaquetan paralelasunas con otras en número de 60 a 70 para formar las microfibrillas. Cada molécula decelulosa se une a su vecina por puentes de H. Son insolubles.

◊

Formación de microfibrillas de celulosa: las moléculas de glucosa que van a formarcelulosa así como los monosacáridos que van a formar la hemicelulosa se sintetizan en elcomplejo de golgi. La celulosa va a ser sintetizada en la superficie externa de la membrana.En esta existe un complejo enzimático llamado celulosa sintetasa que forma unas rosetas ycada roseta esta formada pro 6 subunidades que son proteínas transmembrana. Estoscomplejos enzimáticos van cojiendo moléculas de glucosa del citoplasma, las unen unas conotras y forman cadenas de moléculas de celulosa. Todas las moléculas de celulosa las

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empaqueta y forma microfibrillas las cuales quedan en la superficie externa de la membrana.

Debajo de la membrana plasmática en el citoplasma existen microtúbulos que son los queindican la dirección de la formación de las moléculas de celulosa. Además conforme lamicrofibrilla de celulosa va creciendo, los complejos enzimáticos se van moviendo por lamembrana.

Microfibrillas de callosa: se dan en levaduras y hongos. Son polímeros de glucosaque forman cadenas lineales unidas por enlaces beta 1−3.

◊

Micofibrillas de quitina: se encuentran en hongos, son polímeros de N.acetilglucosalina que forma cadenas unidas por enlaces beta 1−4.

◊

Xilosa, manosa y glucosa: se dan en algas◊ Manosa: en dátiles y en el café.◊

MATRIZ

Polisacáridos:

Hemicelulosa

Pectina

Glucoproteínas:

Extensinas

Lectinas

Lignina

Componentes grasos:

Cutina

Suberina

Ceras

Sustancias diversas:

S. minerales (silicatos y carbonatos)

Taminos

Resinas

Agua

IDENTIFICACIÓN AL MICROSCOPICA DE LOS COMPONENTES DE LA PARED(TEÑIDOS).

Celulosa: se pone de manifiesto con cloruro de zinc (violeta), hematoxilina (violeta) o verdeluz (verde).

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Lignina: con cloruro de zinc (amarilla), verde yodo (verde) o saframina (rojo)

Pectina: rojo de rutenio (rojo).

Componentes grasos: sudan III (rojo).

ESTRUCTURA DE LA PARED

Lamina media

Pared primaria

Pared secundaria

LAMINA MEDIA

Es el cemento que sujeta las células individuales unas con otras para formar los tejidos.

Al M.O es difícil de observar, sin embargo se observa muy bien junto a los conjuntos decélulas donde el material intercelular es más abundante.

Esta formada por pectina rica en Ca y Mg y en los tejidos leñosos tb aparece lignina.

Es una sustancia amorfa, coloidal y sin actividad óptica con luz polarizada, se dice por tantoque es isótropa, no poseen por lo tanto la ordenación de sus moléculas.

PARED PRIMARIA

Es la parte que se desarrolla en una célula joven y la única en muchos tipos de células.

Esta formada por un 5% de celulosa poco polimerizada, tiene tb pectina, hemicelulosaaproximadamente un 50% y tb algunas proteínas. A veces tb presenta lignina.

Al igual que la lamina media es isótropa es decir tampoco posee una ordenación de sus mol.

La pared primaria se forma antes de que la célula haya dejado de crecer, por lo que pasa porun periodo de nacimiento en superficie que es lo que se llama crecimiento primario. Esteperiodo de crecimiento puede ser anterior o simultaneo con el crecimiento en espesor que eslo que se llama crecimiento secundario de la planta.

Es típica de células vivas, dándose por tanto en tejidos como los meristemos, la epidermis, elparénquima, el colenquima y el floen.

Se ha visto que los cambios de espesor en su crecimiento son reversibles.

En esta pared los microfilamentos de celulosa se encuentran entrecruzados lo que permite quela célula pueda crecer en superficie.

Presenta un crecimiento en grosor por intususcepción y además posee compás de punteadura.

PARED SECUNDARIA

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Se forma en la superficie interna de la pared primaria.

Esta formada desde un 50% a un 90% de celulosa, un 25% de hemicelulosa y lignina.

Es mucho más densa y menos hidratada que la pared primaria.

Es anisótropa ya que presenta una ordenación de sus moléculas.

Comienza a desarrollarse cuando la célula ha dejado de crecer, por lo tanto esta pared no tienecrecimiento en superficie.

Se encuentra sobre todo en células muertas como las células del esderenquima y del xilema.

En ella los microfilamentos de celulosa se disponen de forma ordenada y paralela y poseencrecimiento en espesor por aposición.

Posee punteaduras.

En la mayoría de las paredes secundarias se pueden distinguir 3 capas:

Capa externa, en contacto con la pared primaria.⋅ Capa central, es la capa más gruesa.⋅ Capa interna, en contacto con la membrana del protoplasto.⋅

En estas tres capas los microfilamentos de celulosa se orientan de forma diferente siguiendogeneralmente un patrón helicoidal.

FORMACIÓN DE LA PARED

Durante la mitosis, al final de la anafase los microtúbulos del huso se encuentran rodeadospor un material denso denominado fragmoplasto. Los microtubulos de este dirigen lasvesiculas procedentes del golgi hacia el plano ecuatorial

Existen entonces unas vesículas que contienen en su interior los precursores de la matriz. Unavez que las vesículas estén en el plano ecuatorial comienzan a fusionarse unas con otrasformando lo que se llama la placa celular. Esta comienza a formarse en el centro del planoecuatorial y luego se extiende hacia los laterales de la célula hasta que contacta con la paredde la célula madre formándose las dos células hijas.

Conforme se va formando la placa celular quedan atrapadas en ella cisternas de retículoendoplasmatico los cuales van a dar lugar a los plasmodesmos. La placa celular va a formar lalámina media y luego cada célula hija va a formar la pared primaria.

Una vez se a terminado el crecimiento celular algunas células forman la pared secundaria.

CRECIMIENTO DE LA PARED

Crecimiento en espesor:

Por aposición: cuando los nuevos materiales se colocan ordenadamente unossobre otros de forma centrípeta.

⋅

Por intususpensión: los nuevos materiales se insertan en la paredintercalándose entre las partículas ya existentes.

⋅

18

Crecimiento en superficie o longitud:

Se da solamente en la pared primaria.

La pared primaria es rígida y cuando se va a producir este crecimiento se produce unaestimulación por auxinas que activan una bomba de H+ que hay en la membrana, comoconsecuencia se produce una entrada de H+ al citoplasma. El citoplasma se hace ácido (PHentre 3y4). Este PH ácido hace que se produzca una activación de las enzimas hidroliticas quehay en el interior de la célula que son las expansinas. Estas enzimas hacen que se produzca laruptura de los protones de H entre los microfilamentos de celulosa como consecuencia seproduce un aflojamiento de las micofibrillas de celulosa debido a el aumento de la presion deturgencia, de manera q las micofibrillas se separan mas dejando huecos.

Cuando estos huecos se rellenan de hemicelulosa, pectina y nuevos microfilamentos decelulosa se reducirán por lo tanto el crecimiento en superficie o elongación de la pared seproducirá.

DIFERENCIACIONES DE LA PARED

Plasmodesmos⋅ Campos de punteaduras⋅ Punteaduras⋅

PLASMODESMOS

Durante la formación de la pared quedan atrapados en la placa celular cisternas del retículoendoplasmático los cuales van a formar canales que comunican dos células vecinas, estos sonlos plasmodesmos. Se encuentran sobre todo en células jóvenes aunque tb pueden aparecer encélulas adultas. Pueden aparecer en hilera o bien distribuyéndose de forma irregular.

Con M.E el plasmodesmo aparece como un conducto cilíndrico revestido de membrana. Esteconducto tiene un diámetro de 20 a 30 manómetros. En el su centro existe una estructuracilíndrica, estrecha que se denomina desmotúbulo. Esta parece ser una continuación de lasmembranas del retículo. Dentro de este desmotúbulo algunos científicos han podido observarun bastón denso pero esto esta por confirmarse.

Entre el exterior del demotúbulo y la cara interna de la membrana plasmática existe un anilloque es de citosol o matriz citoplasmática. A menudo los bordes de los plasmodesmospresentan un estechamiento que tiene una gran importancia ya que regula el flujo demoléculas. A través de los plasmodesmos circulan líquidos, solutos y macromoléculasademás el incremento de la concentración en el citoplasma inhibe el transporte a nivel delplasmodesmo.

Los plasmodesmos se pueden comunicar entre si formándose plasmodesmos ramificados.

CAMPOS DE PUNTEADURAS

Es una depresión de la pared primaria que queda atravesada por un grupo muy numeroso deplasmodesmos.

PUNTEADURAS

Son diferenciaciones de la pared celular que favorecen los intercambios de sustancias entre

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células.

Se da en células que tienen pared secundaria.

Una punteadura es un adelgazamiento de la pared celular que generalmente se correspondecon otro complementario y al mismo nivel en la célula vecina.

Existen tres tipos:

Sin pared secundaria a nivel de la punteadura:⋅ Punteadura simple⋅ Par de punteaduras simples⋅

Con pared secundaria que forma un reborde:⋅ Punteaduras areoladas⋅

Punteaduras simples: solo existen en una célula pero no en la vecina.

Par de punteaduras simples: la punteadura esta en las dos células vecinas y además sonsimétricas.

Punteaduras areoladas:

Par de punteaduras areoladas: existen punteaduras areoladas en las 2 células.◊ Par de punteaduras semiareoladas: cunado en una celula hay una punteadura areoladay en la vecina una simple.

◊

Punteadura areolada simple: aparece solo una punteadura en una celula y en la vecinano.

◊

A veces en estas punteaduras existe un engrosamiento en forma lenticular de la paredprimaria de la punteadura. Este engrosamiento se conoce con el nombre de toro o torus. En elborde del toro la lámina media y la fina pared primaria se hidrolizan quedando solamentefinas fibrillas de celulosa que no poseen matriz. Estas se disponen en forma de radios y unenel toro al borde de la punteadura y además le dan movilidad.

Estas fibrillas se llaman margen de la punteadura. La función del toro es actuar como válvulao tapón teniendo gran importancia cuando existen diferencias de presión.

−Cuando las traqueas están llenas de sabia ascendente el toro se encuentra en su sitioexistiendo un transporte de la sabia entre las dos células. Por otro lado si están vacías ladisminución de presión hace que el toro se desplace quedando entonces el paso cerrado.

Las punteaduras según su forma y distribución pueden ser de varios tipos:

Escalariformes: son alargadas y en forma de peldaños de una escalera.

Opuestas: redondeadas y de distribución horizontal.

Alternas: redondeadas y de distribución diagonal.

Se puede tener una mezcla de estos tres tipos de punteaduras (escalariforme opuesta,escalariforme alterna).

TEMA 3

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LA MATRIZ CITOPLASMÁTICA (citosol o hialoplasma).♦

Definición: es el medio interno de la célula en donde se encuentran dispuestos los orgánulos.Es un medio reductor, neutro en células vivas (PH−6'8), es acidófilo en células fijadas y tieneuna viscosidad variable. Al M.O se observa vacío y homogéneo y al M.E es granularhomogéneo y poco denso.

Composición química:

85% de agua⋅ Contiene enzimas de glicólisis anaerobia.⋅ Tiene ARN de transferencia y mensajero.⋅ Monosacáridos⋅ Aminoácidos⋅ Nucleósidos y nucleótidos⋅ Compuestos del metabolismo intermedio.⋅ Iones.⋅

Funciones:

Síntesis de proteínas (tb el ret. Endoplasmatico)⋅ Vías metabólicas de la glucosa6fosfato.⋅

Glicólisis anaerobia⋅ Síntesis de glucógeno⋅ Vía de las pentosas⋅

Glucogenolisis⋅ Síntesis de algunos aminoácidos, hexosas, ácidos grasos y nucleótidos.⋅

INCLUSIONES CITOPLASMATICAS (PROTOPLASMA)♦

Estructuras inertes de la célula sin capacidad vital para tener continuidad biológica(estructuras muertas).

Clasificación:

Orgánulos de reserva:◊ Glucogeno⋅ Lípidos⋅ Almidón (vegetales)⋅

Pigmentos:◊ Melanina (melanocitos)⋅ Lipofuscina⋅ Hemosiderina⋅ Fernitina⋅ Carotenoides⋅

Cristales◊ Orgánulos de reserva

GLUCOGENO

En las células animales los hidratos de C. se almacenan en forma de glucogeno. Este estransformado por la célula según sus necesidades para producir glucosa la cual va aproporcionar energía a la célula. El glucogeno se encuentra en las fibras muscularesesqueléticas y en hígado. Además es PAS+. Con M.E se ha visto que el glucogeno se puede

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presentar en forma de partículas:

Alfa− con forma de roseta

Beta− pequeños puntitos

Gamma− filamentos

Se puede encontrar difuso en la célula o próximo al retículo endoplasmático liso.

LIPIDOS

Las células almacenan los lípidos en forma de gotitas de triglicéridos. Estas gotas nopresentan membrana, solamente están recubiertas externamente por filamentos intermedios devimentina. En preparaciones histológicas para M.O los lípidos se disuelven con los reactivosempleados en la deshidratación dejando en su lugar vacuolas claras y vacías, lo que sedenomina visión o tinción negativa de las grasas. Con el M.E los lípidos se observan en formade estructuras esféricas cuya densidad varía del gris al negro dependiendo del grado deinstauración de los ácidos grasos que lo formen.

Su función es energética. Se observan en el hígado y en células adiposas, adipositos. Comoresultado de su metabolismo se origina en el citoplasma de algunas células unas estructuraslaminares concéntricas que de llaman figuras de mielina.

Se ponen de manifiesto con colorantes específicos para ellos como Sudan III (rojo) ytetraoxido de osmio.

ALMIDÓN

Solo aparece en células vegetales sobretodo en cereales y patata.

Son sustancias anisótropas, tienen forma esférica ovalada o angular. Se observa en el interiorde los cloroplastos y en unos plastos especiales, los amiloplastos.

Pigmentos

MELANINA

Tienen un color marrón pardo negruzco, se sintetiza en los melanocitos. Se encuentra unidada la proteína estructural de unos orgánulos densos elipsoideos rodeados de membrana, losmelanosomas. Estos se forman en el complejo de golgi.

LIPOFUSCINA

Es de color pardo amarillento.

Aparece en forma de gránulos irregulares.

Tiene un contenido heterogéneo.

Se tiñen con colorantes lipiditos. Son PAS+ y fosfatasa ácida positiva. En células viejas sonmuy numerosos. Se les ha considerado como los estadios finales de la actividad autofagica de

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los lisosomas secundarios.

Son por lo tanto residuos no digeribles por la célula por eso se les ha llamado cuerposresiduales.

HEMOSIDERINA

Se encuentra en el hígado, bazo y medula ósea.

Es de color pardo dorado y rico en hierro. Aparece en el citoplasma de células fagocíticas queparticipan en la degradación de la hemoglobina de los eritrocitos viejos.

FERRITINA

Es una proteína con hierro que se encuentra en el plasma de la sangre

CAROTENOIDES

Se encuentran en células vegetales y animales sobre todo en algunos vertebrados como larana, peces y reptiles (pero no mamíferos).

En la piel de estos animales existen carotenoides que se denominan cromatóforos:

Melanóforos: contienen melanina. Son de color marrón.⋅ Xantóforos: de color amarillo.⋅ Eritroforos: de color rojo.⋅

Cristales: formas de almacenamiento de proteínas. Se encuentran en células vegetales yanimales. En vegetales pueden ser de oxalato cálcico, de sulfato cálcico o de sílice. Puedentener diferentes formas: prismáticas, redondeadas en forma de roseta y las hay formandodrusas.

CITOESQUELETO♦

Esta formado por una red tridimensional de filamentos proteicos que se encargan de mantenerla forma de la célula así como de sostener y desplazar los orgánulos citoplasmáticos. Es unaestructura dinámica que participa en el movimiento de la célula.

Lo componen:

Microtubulos◊ Microfilamentos de actina◊ Filamentos intermedios◊

MICROTUBULOS♦ INESTABLES (existencia corta)• ESTABLES (existencia larga)• Centriolo• Cilio• Flagelo•

MICROTUBULOS INESTABLES

Estructura y composición química: son estructuras cilíndricas huecas de unos 25nanómetros de diámetro y poseen pared de 4 nanómetros de espesor. En la célula pueden

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encontrarse aislados formando parejas, dobletes o bien formando tríos, tripletes.

Los dobletes se dan en le cilio y los tripletes en el centríolo.

La pared del microtúbulo esta formada por 13 protofilamentos. Cada uno esta constituido poruna proteína globular llamada tubulina. Esta, esta formada por dos monómeros alfa y beta.Los dos juntos forman un heterodimero por lo tanto los protofilamentos están formados porheterodimeros de tubulina alfa y beta los cuales se alternan a lo largo del protofilamento.

El microtúbulo además es una estructura polarizada, con un extremo positivo y otro negativoen función de su capacidad de crecimiento.

Es extremo positivo tiene mayor capacidad de crecimiento.

Los microtúbulos se encuentran unidos a otras proteínas que son los MAPs: proteínasasociadas a microtúbulos.

POLIMERIZACION Y DESPOLIMERIZACIÓN

El microtúbulo es una estructura que esta en continuo proceso de ensamblado ydesensamblado de heterodimeros de tubulina. Con lo cual esta continuamente creciendo yacortándose.

Presentan un extremo + y otro −. En el positivo se añaden heterodimeros a mayor velocidadque los que se liberan y en el negativo se separan más heterodimeros de los que se añaden.

En el positivo además se añaden heterodimetos que van avanzando a lo largo del microtúbuloseparándose por el extremo negativo. En el citoplasma los heterodimeros no están libres sinoque están unidos a una molécula de GTP. Estas uniones se dirigen al extremo positivo y seensamblan al microtúbulo produciéndose en este momento la hidrólisis del GTP el cual setransforma en GDP por lo tanto los heterodimeros que salen por el extremo van unidos aGDP.

Factores que influyen en la polimerización y despolimerización:

La temperatura: 37 grados favorece la polimerización pero cuando baja se produce unadespolimerización.

♦

El GTP: heterodimeros unidos a GTP favorecen la polimerización pero los que están unidos aGDP favorecen la despolimerización.

♦

Concentración de iones: muchos iones de Mg producen polimerización pero muchos ionesde Ca despolimerización.

♦

Ph: 6´8 aumenta la polimerización.♦ MAPs: estabilizan a los microtubulos influyendo en polimerización.♦ Droga: Colchizina que impide la polimerización.♦

FORMACIÓN DE MICROTUBULOS

Se forman en el centro organizador de microtúbulos (MTOC) tb llamado centrosoma. Esteesta formado por un material denso relacionado con el centríolo formado por tubulina gamma.

Proteínas asociadas a microtúbulos MAPs:

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P. Reguladoras: proteínas que se unen a microtúbulos cuando disminuye latemperatura impidiendo que estos se despolimericen. Se dan sobre todo en pecesárticos. Son tres: MAD1A, 1B y 1, 2, 3.

◊

P de enlace: se unen por un lado a microtúbulos y por otro a otras estructuras. Sondos: P. TAU o P. MAP2.

◊

Motores moleculares: son proteínas que se unen a microtúbulos desplazándose sobreellos arrastrando vesículas o bien orgánulos:

◊

Quinesina: se desplaza hacia el extremos produciendo el transporte anterógrado.◊ Dineina: se desplaza hacia el extremo− produciendo el transporte retrogrado.◊ Dinamina: tiene función de ATPasa.◊

FUNCIONES DE LOS MICROTUBULOS

Movimiento de orgánulos y vesículas.◊ Interviene en la morfología celular siendo los que dan la forma a la célula.◊ Determina la orientación de las microfibrillas de celulosa en la pared celular.◊ Desplaza pigmentos sobre todo en la piel de anfibios y reptiles.◊ Importantes tb en la mitosis.◊

MICROFILAMENTOS DE ACTINA

Su principal componente es la actina formada por monómeros de actina G que es la globular.Esta estructura tiene forma de pesas y teniendo una parte positiva y otra negativa. Debido aesta diferencia de carga estas pesas se van a ir uniendo unas con otras para formar un cordónhelicoidal que es el filamento actina F es decir de actina fibrosa. Esta es la que va a formar elmicrofilamento de actina. La actina G es por lo tanto la actina no polimerizada y la F lapolimerizada.

Tb aquí existen proteínas asociadas a la actina llamadas ABPs (actin binding protein).

Proteínas asociadas a la actina: villina, filamina, alfa actinina, tropomiosina

Polimerización de la actina:

Los monómeros de actina G están libres en el citoplasma y unidos a ATP están estabilizadospor iones Ca Mg y K. El paso de actina G a actina F se produce aumentando la concentraciónsalina del medio y la hidrólisis del ATP produciéndose así la polimerización. Poseen tb unextremo positivo de crecimiento más rápido y otro negativo de crecimiento más lento. Enambos se agregan monómeros de actina G pero en el + se agregan más que se liberan y en elnegativo al contrario. En el positivo se añade actina G unida a ATP y en el negativo saleactina unida a ADP. (ATP−GTP).

Cuando el filamento de actina ha llegado a la longitud máxima o a la deseada, en el extremopositivo se añaden unas proteínas llamadas de casquete o de remate que son las que terminanel alargamiento del filamento. La polimerización de actina queda inhibida por lascitocalasinas.

FILAMENTOS INTERMEDIOS

Formados por proteínas fibrosas que forman largos filamentos de gran resistencia.

Estructura: el montaje de filamentos intermedios comienza por un monómero que presenta unextremo amino (NH) y otro carboxilo (COOH).

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2monomeros se unen helicoidalmente de forma paralela formando un heterodimero. 2heterodimeros se unen de forma antiparalela formando un tetrámero. Varios tetrámeros secolocan en fila uno detrás de otro y forman un protofilamento. 2protofilamentos se unendando una protofibrilla. 4 de estas se unen formando el filamento intermedio que es macizo.

MICROTUBULOS ESTABLES

CENTRIOLO: tiene forma de cilindro hueco, la célula puede tener un solo centríoloo bien dos. Cuando tiene dos estos centríolos se disponen de forma perpendicularformando el diplosoma. Los centríolos están rodeados por un material denso que es elcentro organizador de microtúbulos. Este se puede concentrar en algunos puntosformando lo que se llama satélites pericentriolares. El centríolo se puede localizarcerca del núcleo y el complejo de Golgi que presenta una región distal y otraproximal. La distan es la alejada del núcleo y la proximal la cercana al núcleo.

◊

La pared del centríolo esta formada por 9tripletes de microtúbulos que se encuentranadosados y son los microtúbulos A, B y C. Estos tripletes no están rectos sino que presentanuna ligera inclinación respecto a sus vecinos como si fueran aspas de un molino.

Es microtúbulo A es completo. Está formado por 13 protofilamentos mientras que el B y el Csolo tienen 10 protofilamentos, los tres que les faltan los tienen compartidos.

Los tripletes se encuentran unidos por puentes proteicos, puentes que van desde elmicrotúbulo A de un triplete hasta el microtúbulo C del triplete vecino.

En la región proximal del microtÚbulo se observa una estructura tubular central de la cualparten radios que conectan con el microtúbulo A de los tripletes. Esta estructura no esta en lazona distal.

CILIO: Esta formado por varias partes: el tallo ciliar, la zona de transición, elcorpúsculo basal o kinetosoma y las raicillas filiares.

◊

Tallo ciliar: se distingue la membrana plasmática de la matriz y el axonema con una formula9+2 y esta formado por microtúbulos. Se encuentra dentro del la matriz citoplasmática. Esuna estructura formada por 9 dobletes de microtubulos periféricos y 2 microtubulos centrales.Es una estructura tubular llamada axonema que tiene la formula 9+2 (9 microtubulosperiféricos y 2 centrales). Este axonema puede variar en los distintos animales.

De los pares de microtúbulos periféricos uno de ellos es el A y otro el B. el A es completo,formado por beta protofilamentos mientras que el 13 esta formado por 10 protofilamentoscompartiendo 3 con el microtúbulo A.

Del A parten dos brazos de dineina, uno interno y otro externo. Además parten puentesproteicos de nexina que comunican el microtubulo A con el microtubulo B vecino. Estospuentes de nexina están muy separados unos de otros. Por último de los microtúbulos Aparten radios que van desde el A hasta la vaina central que rodea al par de microtúbuloscentrales. Estos radios no se encuentran todos a la misma distancia sino que están separados24, 32, 40 nanómetros. Los microtúbulos centrales son completos (13protofilamentos) y entreellos hay un puente de comunicación.

Zona de transición: esta en la parte basal del tallo ciliar. En ella el par de microtúbuloscentral se interrumpe debido a que a este nivel existe una placa densa que se denomina placabasa. Tb a la zona de transición llegan fibrillas procedentes de microtúbulos C del corpúsculobasal, estas fibrillas son llamadas fibrillas de transición.

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El cuerpo basal: es prácticamente un centríolo ya que posee su misma estructura. Este poseeuna región distal y proximal y se encuentra anclado al citoplasma de la célula.

Las raicillas ciliares: son fibras largas que parten de los tripletes del cuerpo basal. Presentanuna estriación transversal en bandas claras y oscuras. No se observan en humanos.

Funciones de los elementos ciliares:

Raíces filiares: anclan al cilio al citoplasma. Se estiran y se contraen y están relacionadas conel batido y la orientación de los cilios. Formadas por una proteína que es la centrina.

Puentes de nexina: mantienen el axonema organizado.

Brazos de dineina: tienen actividad ATPasa, es decir producen la energía necesaria para eldeslizamiento de unos microtúbulos sobre otros cuando se produce el movimiento ciliar.

Radios y vaina central: regulan la actividad ATPasa de la dineína.

FLAGELO: son largos y aislados mientras que los cilios son cortos y agrupados.Además los flagelos son escasos y los cilios numerosos. Los flagelos se muevenformando hondas y los cilios baten juntos.

◊

El flagelo tiene una axonema de formula 9+9+2.

En la parte central tiene un axonema 9+2 y rodeándolo tiene 9 fibras densas.

TEMA 4

MITOCONDRIA

Definición: 1) Orgánulos presentes en todas las células eucariotas que acumulan en forma deATP la energía liberada por la oxidación enzimática de las moléculas nutritivas. 2) Organelasrodeadas de 2membranas del tamaño aproximado de una bacteria. Contienen ADN y realizanla fosforilación oxidativa por lo que producen la mayor parte del ATP de las célulaseucariotas.

Localización: en células eucariotas aerobias.

Forma: generalmente filamentosas, redondeadas o helicoidales.

Tamaño: son de 0'5 micras de ancho hasta entre 2 y 50 micras de largo.

Numero: depende del tipo de células (como ejemplo se cogen los hepatocitos)

1000−1600 mitocondrias en hepatocitos

300000 mitocondrias en ovocitos

1 mitocondria en flagelados.

Distribución: las mitocondrias están por todo el citoplasma pero si la célula es especializadalas mitocondrias se agruparan en las zonas donde hace falta más energía (túbulos renales,conos y bastones, espermatozoides y células musculares estriadas).

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Movimiento: están moviéndose continuamente, se parten se deforman se fusionan

Estructura: (al M.O) son homogéneas (Altman: las llamo bioblastos al considerarlos unidadde vida (1884) y Benda las llamo mitocondrias (1897)) (la primera vez que se observaron fueen los túbulos renales)

Mito= hilo o filamento

Chondrion= granulo

Ultraestructura: a partir de 1952 aparece el M.E (Palade) de manera que comienza un mejorestudio. En realidad fueron creados en 1940 por los alemanes para la guerra pero fueronmantenidos en secreto.

Técnicas: (cortes ultrafinos o secciones, tinción negativa y criofractura).

Cortes ultrafinos: La membrana externa esta separada de la membrana interna por lacámara externa o espacio intermembrana. La membrana interna se prolonga en unascisternas o túmulos llamados crestas que pueden ser laminares o tubulares.

◊

Laminares: saquitos aplanados que pueden serlongitudinales o transversales.

♦

Tubulares: son tubos que incluso pueden ser triangulares.♦ La matriz mitocondrial:

Elementos constantes: (en todos)♦ ADN en forma de 2 a 6 anillos.◊ Motorribosomas (70s en levaduras y 55s envertebrados)

◊

Granulos densos: grandes, oscuros de naturalezalipídica. Son zonas de acumulo de iones bivalentes(básicamente calcio).

◊

Elementos variables: (no en todos, son especificos)♦ Proteinas◊ Glucogeno◊ Ferritina (proteina+hierro)◊

Tinción negativa: se vio que en la membrana interna habia una estructura con untallo de tipo ATPasa y esta (F0F1ATPasa) posee una base Fo, un tallo llamado F1 yuna cabeza de 9 nanómetros.

◊

Criofractura: hacia los años 70 se dio su máximo esplendor, se estudio la membranadescubriendo que la interna poseía zonas lisas y otras con muchísimas partículas.

◊

ORGANIZACIÓN MACROMOLECULAR DE LAS MITOCONDRIAS

Membrana externa:◊ Porinas: se dan en la membrana externa de cloroplastos ybacterias. Son un canal proteico transmembrana por el quepueden pasar iones y la mayoría de moléculas pequeñas de5000 daltons. Estudios importantes han descubierto que lasporinas son 3 canales, 3 monómeros formados por proteínas.

♦

Enzimas: relacionadas con la síntesis de lípidos. Existe untipo de enzimas que convierten los sustratos lipiditos enformas que son metabolizadas en la matriz (modificanlípidos)

♦

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Membrana interna:◊ Proteinas: que llevan a cabo la cadena de transporte deelectrones y sus reacciones de oxidación. (ej. ATPsintasa queforma ATP en la matriz).

♦

Proteínas de transporte: (membrana interna esimpermeable) que permiten el paso de metabolitos hacia elinterior y el exterior de la matriz.

♦

Matriz: Hay un cúmulo de enzimas para la oxidación del piruvato y los ac. grasos,para la realización del Ciclo de Krebs del ac. cítrico, la síntesis de ac. grasos yproteínas y la replicación del ADN.

◊

Cámara externa: posee enzimas para la solidificación del ATP de la matriz parafosforilar otros nucleótidos.

◊

Cadena respiratoria o cadena de transporte de electrones: lleva a cabo la fosforilaciónoxidativa. Esta formada por complejos enzimáticos respiratorios de la membrana interna.

Complejo I: NADH deshidrogenasa◊ Complejo III: citocromo b−c1◊ Complejo IV: citocromo−oxidasa◊

Están formados por proteínas y otros grupos químicos que llevan iones metálicos y formanuna vía de paso de los electrones a través de los complejos. Los electrones pasarán del CI alCIII y seguidamente al CIV.

(La ATPsintasa fue vista por primera vez con tinción negativa formada por 3unidades alfa y3beta.

Las mitocondrias sintetizan ATP que sale al exterior. En el hialoplasma los H de carbonoaparecen en la primera etapa de las oxidaciones. En la glicólisis se forman cadenas cortas decarbono que entran en la matriz mitocondrial donde tiene lugar la 2etapa de la oxidación: laoxidación del piruvico y el ciclo de Krebs.

Como resultado de las 2 oxidaciónes se obtiene CO2 y ATP.

El piruvato y los ac. Grasos se oxidan y se forman acetilCOA que entra en el ciclo de Krebs yse forma CO2 que es expulsado, tb se forma NADH que va a ceder electrones que van al CI alCIII y al mismo tiempo se bombean protones a el espacio intermembrana. Los electronesllegan al O2 y unidos a protones forman agua. Estos protones pasan a través de la ATPasa yse produce la síntesis de ATP.

El bombeo activo de protones:

Genera un gradiente de concentración de protones (de PH) a través de la membranamitocondrial interna (PH8 en la matriz y PH7 en la cámara externa.

♦

Como resultado de la perdida de protones e iones positivos se genera un potencial demembrana a través de la membrana interna (carga negativa en el interior y positiva enexterior).

♦

El gradiente electroquímico de protones se utiliza para impulsar la síntesis de ATP víaenzimática ATP sintasa.

ATP sintasa: esta formada por una subunidad alfa (F1). La unión tonel ATP y ADPpromueve la síntesis de ATP por la subunidad beta que cataliza la síntesis de ATP. Lasubunidad beta regula el flujo de proteínas a través del canal de proteínas.

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La subunidad Fo esta formada por la sub−c que forma el canal de H+ y por la sub a,b queestabilizan el canal. Esta subunidad actúa como transportador transmembrana para losprotones que pasan haciendo que el tallo gire rápidamente dentro de la cabeza induciéndole afabricar ATP. (100 moleculas de ATP/segundo−1 molecula de ATP/3 protones que pasan).

Si el gradiente de protones cae por debajo de un cierto nivel, la ATPsintasa hidrolizará ATPreconstituyendo el gradiente de protones

A través del ciclo del ac. cítrico o de Krebs se producen electrones de elevada energía que sontransportados por moléculas transportadoras NADH y FADH.

El NASDH cede un hidruro H− que es transformado en un protón H+ y en 2 electrones dealta energía que son transferidos a la membrana interna donde entran en la cadenarespiratoria.

Durante la transferencia de electrones desde NAD hasta el oxigeno, los protones sonbombeados a través de la membrana por cada uno de los complejos enzimáticos respiratorios.

La ubiquinona (Q) y el citocromo c actúan como transportadores móviles que trasportanelectrones desde un complejo al siguiente.

La transferencia de electrones a lo largo de la cadena respiratoria es energéticamente muyfavorable ya que los electrones comienzan con una gran cantidad de energía que vanperdiendo a lo largo de la cadena.

Finalmente entran en el citocromo−oxidasa donde se combinan con una molécula de oxigenoy forman agua.

El transporte de electrones genera un gradiente a través de la membrana.

Cada complejo enzimático respiratorio acopla la energía liberada por la transferencia deelectrones que se produce a su través, con la captación de protones del agua de la matrizmitocondrial y los libera al otro lado de la membrana en el espacio intermembrana o cámaraexterna.

Cuando se impide de forma natural o artificial el gradiente de protones:

2−4 dinitrofenol (DNP) desacoplador de la fosforilación oxidativa. Solubleen membranas fosfo lipidicas y en soluciones acuosas. Transporta protones através de la membrana interna de manera que no se forma el gradiente deconcentración de protones ni el potencial eléctrico de membrana. La energíaliberada se disipa en forma de calor de manera que no se forma ATP.

⋅

Termogenia: desacoplador natural de la fosforilación oxidativa. Lasmitocondrias de la grasa parda (grandes, redondeadas y con crestas comotabiques concéntricos) tienen en su membrana interna termogenia, unaproteína transmembrana que convierte los gradientes de protones en calor.

⋅

La grasa parda por ello la tienen los fetos y niños recién nacidos además de animales enhibernación y adaptados al frío (focas).

BIOGENESIS DE LAS MITOCONDRIAS

BIPARTICIÓN: por estrangulación y segmentación o por formación de tabiques o partición.

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PLASTOS

Definición: son organelas capaces de acumular y sintetizar sustancias de reserva. Se dan encélulas vegetales eucariotas.

Clasificación:

Pigmentados:⋅ Cloroplastos⋅ Cromoplastos⋅

No pigmentados llamados leucoplastos:⋅ Amiloplastos (almidón)⋅ Protemoplastos (proteínas)⋅ Elenioplastos (lípidos y grasas)⋅

CLOROPLASTOS: son organelas donde se realizan fenómenos fotosintéticos

Reacciones luminosas (dependen de la luz):⋅ Absorción de fotones⋅ Transporte de electrones⋅ Síntesis de ATP y NADPH⋅ Formación de O2 a partir de H2O⋅

Reacciones oscuras (no luz):⋅ Fijación de O2⋅ Síntesis de glucosa (como hidratos decarbono) con la participación de ATP(fuente de energía) y de NADPH (reductor)

⋅

Síntesis de aminoácidos y ac. grasos⋅ Síntesis de almidón (polímero de glucosa)⋅

Forma, tamaño y numero.

Forma discoidal: de 4−6 micras de diámetro, 25 por célula en vegetales superiores.

Forma helicoidal: 1−2 por célula en algas espirogiras

Forma estrellada: 2 por célula

Forma de copa: 1 por célula

Distribución: según la longitud de honda de la luz. Movimientos individuales

Clasificación:

Agranulares (algas, sin grana):⋅ Tilacoides (cisternas alargadas)⋅

Aislados

Asociados

Pirenoides⋅ Estigmas⋅

Granulares (con grana, los +frecuentes):⋅ Tilenoides: zonas proteinaceas relacionadas con la síntesis y almacenamiento de los

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polisacáridos. Algunas veces esta entre tilacoides, otras esta atravesado por ellos y algunasveces puede estar rodeado por almidón. En cloroplastos en forma de copa el tilenoide ocupael centro rodeándose de almidón y es rodeado y atravesado a la vez por tilacoides.

Estigmas: son hileras de glóbulos lipiditos (aparecen en algas fotosensibles) poseenpigmentos carotenoides y son sensibles a la luz.

CLOROPLASTOS GRANULARES (se dan en)

Membrana externa♦ Membrana interna (separada de la externa por un espacio)♦ Estroma (parte interna) en el hay tilacoides aislados y granos apilados♦

Grana: de 0'5 micras de diámetro y de 40−80 por cloroplasto

Tilacoides apilados: de 5−25. Son cisternas. El alud es el lóculo (lo que encierra el grana)

Hendidura particional: hueco entre tilacoides⋅ Partición: zona de contacto de tilacoides⋅

ADN: circular

Ribosomas

Plastoglóbulos (grandes estructuras redondeadas de naturaleza lipidica)

Granos de almidón

MEMBRANAS DEL CLOROPLASTO

Membrana externa: posee la proteína porina por la que pasa agua, iones ymoléculas de bajo peso molecular.

◊

Membrana interna: posee proteínas transportadoras que permiten el paso de agua ygases (CO2 y O2).

◊

Membrana tilacoides: poseen ATPsintasa (CFo, CF1ATPasa)◊ Presentan el complejo antena II y el fotosistema II encontacto

◊

Plastoquinona, citocromo b6−f plastoquinona◊ Complejo antena I y fotosistema I asociado◊ Ferredoxina y NADPH reductasa◊

Complejo antena: contiene uno o más complejos cosechadores de luz (LHCs):

LHC: posee clorofila a, clorofila b, carotenoides y proteínas.

Fotosistema 1 (DSI) y fotosistema II (PSII): contiene clorofila a, proteínas y trasportadoresde electrones, además del centro de reacción: zona del fotosistema que posee 2moleculas declorofila modificadas, PSI−P700 que absorbe una longitud de onda a 700 nanómetros y laPSII−P680 que absorbe una longitud de onda de 680nm.

La luz cuando incide en los complejos hace que sus fotones produzcan excitaciones en loselectrones de las clorofilas de los complejos. Inmediatamente después bajan a su nivelprimero pasando la energía a otra molécula de clorofila. Cuando esta energía llega alfotosistema, actúa sobre la clorofila del centro de reacción que pierde un electrón que es

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recibido por un aceptor del lado opuesto quedando con carga negativa (clorofila=muyoxidante) Este proceso ocurre tanto en el FSI como en FSII.

El hueco que deja el electrón es ocupado por un electrón de la fotolisis del agua, realizada porunas proteínas que llevan átomos de Manganeso, cloruro

FOTOSINTESIS

La fijación del CO2 esta catalizada por carboxibismutos y se lleva a cabo gracias a la rubisco.

BIOGENESIS DEL CLOROPLASTO

Bipartición:(Se realiza a partir de un protoplasto)

Durante la formación y el crecimiento de la celula⋅ Depende de la intensidad y la longitud de onda de la luz.⋅

Protoplasto: aparece en células meristemáticas de tallos y hojas. Es una sustancia vesicularcon doble membrana. Tiene un diámetro de 0'7−1'5 (ADN, ribosomas o algún tilacoide).

Con luz: aparecen fábulas a partir de la membrana interna llamadas cuerpos protilacoidalesque forman los tilacoides y después el grana

En oscuridad: se forma un etioplasto con cuerpos prolamerales (túbulos ordenados centralesy otros periféricos o laminas). Con luz da lugar a un cloroplasto.

CROMOPLATOS (llevan pigmentos).

Disueltos en glóbulos osmiofilos (xantofila)⋅ Sobre fibrillas lipoproteicas (licopeno)⋅ Pigmento forma cristales rodeados de membrana⋅

LEUCOPLASTOS (en células embrionarias) aparecen en meristemos y tejidos en laoscuridad excepto en la epidermis.

Características ultraestructurales: poseen doble membrana, sin grana, aparecen crestasescasas y largas y túbulos aislados o en grupos.

Estroma: puede haber almidón (sin membrana)

Proteínas (rodeadas de membrana)⋅ granulasas⋅ paracristalinas⋅

Fitoferritina: en gránulos pequeños⋅ Plastoglobulos: osmiofilos, se tiñen con ácido ósmico como los lípidos⋅ Ribosomas⋅

TEMA 5

RIBOSOMAS

Solo son observables al M.E, estas organelas fueron descritas por Palade en 1953. Daban uncolor violeta con hematoxilina−eosina por lo que son ácidas (ac. ribonucleicos).

Están presentes en todas las células, libes en el hialoplasma o citosol, dentro de algunos

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orgánulos (mitocondrias y cloroplastos) y unidos a las membranas del retículoendoplasmático.

Tamaño: de 12 nanómetros de ancho a 25nanómetros de longitud.

Importancia: en ellos se sintetizan las proteínas.

Estructura: formados por 2subunidades que están libres en el citoplasma y que se uniráncuando se vaya a formar una proteína. Las subunidades se forman en el nucleolo (1grande yotra pequeña).

Además de su estudia al M.E se estudian haciendo gradientes por centrifugación de maneraque las partículas de las células se separan según su peso, dando velocidades desedimentación distintas. Esta velocidad se mide mediante unidades S (Svergver) que miden lavelocidad o coeficiente de sedimentación. S posee un valor de uno por diez elevado a menostrece cm/sg.

Según esta cualidad podemos diferenciar:

Ribosomas procariotas: ribosomas 70s⋅ Tratados químicamente se disocian en:

R 50s• R 30s•

Ribosomas eucariotas: ribosomas 80s⋅ Tratados químicamente se disocian en:

R 60s• R 40s•

Los ribosomas son como esponjas, están formados por moléculas de ARNr (ribosómico) yvarias proteínas unidas quedando grandes huecos que son ocupados pro agua (70% peso deribosoma es agua).

Procariotas:

Subunidad mayor: dos moléculas de ARNr, una de 23s y otra de 5s. A estas cadenasse le unen 31 moléculas de proteínas llamadas L (de large, por la subunidad mayor.)

◊

Subunidad menor: una cadena de ARNr de 16s unida a 21 proteínas llamadas S (desmall, por la subunidad menor).

◊

Eucariotas:

Subunidad mayor: 3 cadenas de ARNr, una de 28s, otra de 5'8s y otra de 5s unidas aunas 49 o 50 proteínas llamadas L.

◊

Subunidad menor: 1cadena de ARNr de 18s unida a 32 proteínas S.◊ Cada subunidad posee un saliente denominado cabeza. Además hay unos entrantes que hacenque aparezcan a cada lado de la cabeza unos lóbulos. De los dos lóbulos hay uno que parecemás largo llamado tallo en el que están los enzimas que aportan la energía necesaria para lasíntesis de proteínas.

En la subunidad menor aparecen plataformas con dos lugares, uno A (aminoácidos) y otro P(Pectidos). En la mayor aparece un tunel por donde salen los pectidos o proteínas que seforman.

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Tb en la subunidad menor aparece un lugar donde se une el ARNm.

La información celular siempre se encuentra en el ARN así que para realizar una proteínadebemos de utilizar este ARN.

El ARN que se forma del ADN por la trascripción es el ARNm que lleva la información parala formación de proteínas.

En el ARN hay una serie de secuencias de bases. El ordenamiento de cada 3bases lleva lainformación para que se una un aminoácido Esa secuencia es un codón.

Estos codones se corresponderán con el ordenamiento de los aminoácidos de la proteína.

El paso de ARN a proteínas es el llamado proceso de traducción.

El ARN posee 4bases diferentes, su combinación da bastantes más posibilidades de lasnecesarias ya que son 64 posibilidades y solo 20 aminoácidos posibles.

ARNt (transferente): aparece como una molécula enrollada con ciertas dilataciones.Presenta la organización de bases que aparece en una de sus vueltas ya que escomplementaria a la del ARNm y el extremo 3' lugar donde se va a unir el aminoácido que vaa trasportar este ARNt.

Función de los ribosomas:

Las proteínas que sintetizan los ribosomas quedarán libres en el citosol.

Las subunidades están separadas de manera que para que se inicie la formación de la proteínase tiene que formar 1complejo de iniciación formado por la subunidad menor unida al ARNmque debe tener 1codón de iniciación con la secuencia AUG. Una vez formado este complejollegará el ARNt con su anticodón que siempre llevará en su extremo 3' el aminoácidometionina (que es el 1 en todas las proteínas). Cuando todo esto a ocurrido el ARNt se sitúaen el sitio P del ribosoma dejando el sitio A libre para la llegada de un nuevo ARN detransferencia.

Entre dos aminoácidos creados actúa la pectidiltransferasa que forma un enlace pectídicoentre los dos aminoácidos quedando los aminoácidos unidos al sitio A dejando libre el ARNtque había en el sitio P que a su vez dejara libre el sitio P permitiendo que el ARN que habíaen A se transloque de A a P.

Entonces se queda libre el lugar A para que llegue un ARNt nuevo.

Este proceso continua así hasta que llegue la fase de terminación que se produce cuando elribosoma se sitúa sobre un codón de terminación: UAA, UAG o UGA.

Cuando se lee cualquiera de los tres a ese codón no se le une ninguna ARNt sino un factor deliberación que actúa sobre la pectidiltransferasa la cual en lugar de formar un enlace, añadeagua liberando el péptido formado del ARNt quedando libres las dos subunidadesribosómicas.

La lectura de un ARNm no se da en un solo ribosoma sino que lo hacen varios ribosomas a lavez y por ello es frecuente ver en el citoplasma filamentos unidos a puntitos, este conjunto es

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un polisoma o poliribosoma.

Biogénesis de los ribosomas:

La formación de los ribosomas tiene lugar en el nucleolo donde hay una cadena de ADNllamado organizador nucleolar. Este se transcribe en una cadena bastante larga de ARNr quees de 45s la que se romperá por los extremos pasando a 41s. Este se dividirá en dos de 32s y20s. A su vez la cadena de 32s se escindirá en una de 28s y otra de 5'8s y la cadena de 20s setransformará en una de 18s.

Por lo tanto todavía faltaría una cadena de 5s, esta no se forma a partir del organizador sinoque se sintetiza por otros cromosomas fuera del nucléolo. Así tenemos todos loscomponentes.

Las proteínas se formaran fuera del núcleo y a través de sus poros entrarán en él donde seensamblarán con el ARNr formándose la subunidad mayor y menor que saldrán al citoplasmadonde estarán dispuestos para unirse para la síntesis de proteínas.

Las células eucariotas están divididas en 2grandes compartimentos, uno el limitado pro unsistema de endomembranas, el espacio luminar o cisternal formado pro el núcleo, el retículoendoplasmático, el aparato de Golgi, endosomas, lisosomas y el otro compartimiento es ellimitado por la membrana plasmática, espacio citosólico (ocupado por el citosol ohialoplasma).

RETICULO ENDOPLASMÁTICO:

Se le llama así porque no llega al borde de la célula. Es el mayor sistema delimitado pormembranas. Esta formado por una serie de túbulos, cisternas y vesículas entre las que sedistingue una cara citosólica (en contacto con hialoplasma) y otra luminar (en contacto con laparte interior).

El retículo contribuye al transporte dentro de la célula. Interviene en intercambios celularesmediante el trasporte activo y pasivo. Tb contribuye a formar el armazón o sostén delcitoplasma.

Es el sistema de endomembranas más desarrollado. Formado por unas membranas quedelimitan el espacio.

Poseen una estructura de membrana unitaria trilaminar. Presenta aspecto homogéneo, es debaja electronegatividad pero a veces presenta algunas inclusiones que pueden ser cristalinas(ordenadas).

Las cavidades están punteadas.

Tb hay retículo formado por unos túbulos que se unen y se ramifican (se anastomorfan).

RER (rugoso o granular): se encuentra en la cara citoplasmática de lamembrana, en el aparecen ribosomas. La ultra estructura es a base decavidades aplanadas o cisternas y algunas veces pueden aparecer estructurasen forma de vesícula o túbulos.

⋅

REL (liso o agranular): su estructura es de forma tubular con túbulosanastomosados y raramente pueden aparecer vesículas.

⋅

36

Composición química:

Sus membranas están formadas por lípidos y proteínas.

Los lípidos están en menor cantidad que en la membrana plasmática (al 30%) por lo que sonmembranas muy fluidas.

Hay más proteínas que en la membrana plasmática (70%):

30 cadenas polipeptídicas (gligoproteínas).⋅ 30−40 enzimas que actúan en la síntesis de lípidos, peptidasas que rompenpeptidos, hidrolasas y glucosiltransferasas.

⋅

Citocromos.⋅ Las cavidades contienen proteínas sintetizadoras. Sus características dependen del tipocelular: Plasmocitos−inmunoglobulina, Fibroplastos−protocolageno, Páncreas endocrino−prohormona (proinsulina).

REL.

El REL Y RER son continuos.

El REL no posee ribosomas por lo que no sintetiza proteínas.

Es el menos abundante salvo en algunas células como las que sintetizan esteroides (testículos,ovarios y corteza suprarrenal). Las células hepáticas contienen mucho REL porque estánencargadas de la eliminación de todas las sustancias tóxicas, detoxificación. Otras células, lasmusculares estriadas poseen un REl especial ya que las miofibrillas están rodeadas de ret.Sarcoplasmático.

Funciones:

Detoxificación: mediante oxidaciones (donde intervienen citocromos) yconjugaciones (unión de una molécula con otra para eliminar su actividadtóxica.

⋅

Glucogenolisis: liberación de glucosa a la sangre por la rotura de glucógeno.⋅ Síntesis de lípidos:⋅

Biosíntesis de lípidos.⋅ Alargamiento y desaturación de ácidosgrasos.

⋅

Liberación de iones calcio: función del retículo sarcoplástico que acumulaiones calcio para liberarlos cuando sea necesario.

⋅

RER

Se encuentra en todas las células excepto en espermatozoides. Es más abundante que el lisosobre todo en células que van a formar proteínas para ser expulsadas fuera de la célula y a lasque deban sintetizar membrana (bastones de la retina).

La membrana además de proteínas enzimáticas contiene proteínas integrales especiales:

Proteínas de acoplamiento: tiene la capacidad para unirse a una partículaespecial, la partícula de de reconocimiento de señal (PRS)

⋅

Proteina receptora de ribosomas: ribofobicas, unen la membrana del⋅

37

retículo a los ribosomas.Proteína de poro: andan dispersas por la bicapa pero cuando es necesario seorganizan en un canal o poro.

⋅

Este retículo esta en continuación con la envoltura nuclear que es RER especializado.

Funciones:

Síntesis de proteínas, modificación de proteínas (agregando ácido sulfurico o provocandosulfataciones, plegamientos y glicosilación) y formación de todas las membranas celulares.

Formación de los péptidos por el paso del ARN por los ribosomas:

Después del codón de iniciación aparece una secuencia llamada péptido señal. Este esreconocido por la partícula de reconocimiento de la señal (PRS). El complejo que se forma esreconocido a su vez por una proteína receptora de acoplamiento (proteína integral).

Las proteínas del poro son estimuladas al producirse este proceso organizándose y formandoun poro de translocación. Cuando esto ocurre se libera la PRS. El péptido señal se une a lasparedes del poro.

Proteína excretada:

Cuando termina la lectura del ARNm se separan las proteínas del túnel o canal quedandoliberadas o sueltas. Entonces una peptidasa de señal, corta el péptido señal dejando libre a laproteína en el interior de la cavidad. El péptido señal se disuelve.

Proteína transmembrana:

Además de la secuencia inicial hay otra secuencia en la parte posterior llamada secuencia deporo de transferencia que es hidrofóbica, así que tendrá apetencia pro la capa lipídica demanera que cuando pase por el túnel se agregara a el haciendo que este se disgregue dejandoque la secuencia se una a la membrana. El resto de ADN se leerá y formará una proteína fuerade la cavidad. La peptidiltransferasa cortará al péptido señal quedando una proteína con unaporción citosólica, otra interna y otra unida a la membrana dando una proteínatransmembrana.

Proteína con varios pasos a través de la membrana:

La secuencia señal no esta en el inicio de la cadena sino que aparecerá más delante de laproteína. Cuando aparezca el ribosoma se une y pasa todo el proceso de antes quedando laseñal unida al canal.

Más adelante aparecerá una señal de poro de membrana haciendo que el resto de la proteínano pase dentro.

El túnel se disgrega quedando la proteína unida por dos partes a la membrana.

GLICOSILACIÓN DE PROTEINAS

La formación de oligosacáridos ocurre sobre una molécula de un lípido de membrana que seune a un resto di fosfórico al que se une un oligosacárido. La proteína que se esta sintetizandodebe llevar la asparagina (un aminoácido). Una membrana del retículo debe tener una enzima

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glicosiltransferasas que hace que se rompa la unión con los restos fosforitos del lípidouniéndose a la esparagina.

Biogénesis del Reticulo endoplasmatico: el retículo esta continuamente formándose paracrear un equilibrio dinámico. Todas las membranas de la célula se forman en el retículo. Paraformar una membrana necesitamos la síntesis de proteínas, lípidos y su ensamblaje.

− Las proteínas poseen una vida media de 4 o 5 días si son grandes y de 16 a 28 días sin sonpequeñas. Constantemente se están sintetizando para formar parte de la membranaendoplasmatica. Las sintetizadas en los ribosomas quedan adheridas a las cisternas delretículo, estas serán las proteínas intrínsecas y las periféricas serán las de la cara interior. Lassintetizadas en los ribosomas libres serán las de la cara de a fuera o citosólica.

− Los lípidos poseen una vida media de 2dias. Se sintetizan continuamente. Cuando se formala bicapa lipidica se añaden las proteínas.

APARATO DE GOLGI

El primero en describir una estructura similar a este aparato fue Camilo Golgi estudiando elcerebelo de la lechuza ya que en todos los cerebelos hay unas neuronas llamadas células dePurkinje. El observó que alrededor del núcleo había una red llamándola aparato reticularinterno. Santiago Ramon y Cajal lo describió varias veces hasta que en 1954 al observarlo conel M.E fue confirmada su existencia.

Con el M.E se ve una zona perinuclear (cerca del núcleo), clara, formada por una estructuraen forma de disco con un diámetro de 1 a 3 micras. Estos discos están relacionados entre si.Aparecen en todas las células y su desarrollo depende del tipo celular y del estado funcionalde la célula. Con técnicas de fluorescencia se pone muy de manifiesto.

Ultraestructura: cada uno de estos apilamientos se llama dictiosoma y un aparato de Golgipuede formarse por uno o más dictiosomas. No todos los saculos son iguales, en cadadictiosoma hay una cara externa próxima al retículo y otra interna próxima al núcleo. La caraexterna tb es llamada convexa, proximal, de formación o cara cis, la interna tb tiene otrosnombres como cóncava, distal, trans y de maduración.

La parte más externa es una compleja red de túbulos y vesículas por eso es llamada retículo ored cis del golgi. Toda esta red acaba uniéndose dando una cisterna llamada cisterna cis(homogénea). Luego aparecen 2 o 3 cisternas mediales (homogéneas). Luego hay otrallamada cisterna trans y seguida a esta aparece otra red de tubulos y vesículas llamada red oretículo trans del golgi.

Entre cisterna y cisterna aparece siempre un espacio intercisternal de unos 20 nanómetros. Enla cara cis aparecen una serie de vesículas pequeñas de 20 nanómetros de diámetroprocedentes del RER llamadas vesículas de transición o de transferencia o transporte(transportan sustancias desde el RER al Golgi). En la cara trans tb hay vesículas 4 o 5 vecesmayores que las de la cis, son vesículas que llevan las sustancias de desde el Golgi hasta otroslugares. Estas vesículas tienen una envoltura de una proteína llamada clatrina, son vesículasde secreción. El tamaño del aparato de Golgi en una célula suele ser igual.

La cantidad de membrana que se añade por las vesículas de transición es la misma que salepor las vesículas de secreción manteniendo un equilibrio dinámico.

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Para explicar el paso de la cara cis a la trans existen dos teorías:

Progresión cisternal: el retículo cis se transforma en cisternas trans quepasara a cisterna cisternas medias y estas a cisternas que por ultimo seránvesículas de secreción.

⋅

Cisternas estacionarias: no se mueven las cisternas sino que le paso deproteínas de la cara cis a la trans es por medio de vesículas que seintercambian entre las cisternas vecinas.

⋅

Reconocimiento: el golgi esta mucho más ordenado que el retículo además nunca presentarapuntitos ya que no tienen ribosomas.

Funciones: la mayoría de las proteínas que proceden de RER pasan por el golgi porque esteles realizara una serie de procesos:

Modificación de macromoléculas o proteínas:

Glicosilaciones de lípidos y proteínas• Sulfataciones• Escisión o rotura de macromoléculas•

Embalaje y transporte de proteínas:

Se produce para echar fuera de la célula las proteínas por las que secompone la membrana plasmática, este proceso es la exocitosis osecreción que puede ser regulada o continua.

•

Tb se realiza un transporte de las proteínas internamente.• Se forma el acrosoma del esperma.• Formación de la pared celular: el fragmoplasto se forma en ladivisión celular por un montón de vesículas.

•

Glicosilaciónes: añadir moléculas de glucidos o azucares. Esta función comienza en el RET.

Proteinas: se producen alargamientos y terminaciones de polisacaridos por unión degalactosa, fructosa, mañosa y ac salico. Pueden ocurrir dos cosas:

◊

Que se desprendan las glicoproteinas de la membrana golgiana de manera que son excretadas.♦ Si las glicoproteinas quedan unidas a la membrana del golgi, al exocitar las glicoproteinasquedaran revistiendo la membrana plasmática.

♦

Lipidos: igual con las mismas dos opciones.◊ Sulfataciones: (comienzan en el retículo)

El sulfato es activado en el retículo y en el golgi por medio de unas enzimas llamadassulfotrasferasas que pasan el sulfato a formar parte de las proteínas.

Escisión de moléculas: ocurre con frecuencia en prohormonas que para ser activas deben serpartidas en otros más pequeños.

Las glicoxilaciones en unos de los componentes del aparato de golgi lo que significa que lacomposición de estos no es igual. En el retículo cis se fosforila manosa muy importante parala formación de los lisosomas. En la cisterna cis se elimina manosa en la intermedia sigue laeliminación y se añade N−acetil glucosalina. En la cisterna trans se añade galactosa y en leretículo trans se añade galactosa y en el retículo trans se añade N−acetil neuramitico.

− Transporte retrogrado: se da al pasar de cisternas más maduras a otras más jóvenes yaque las vesículas contienen enzimas necesarias en la cara externa. Estos trasportes están

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controlados tb por una cubierta y unas sustancias.

− Transporte y distribución de proteínas: todo lo que pasa por el golgi y va hacia lamembrana decimos que sufre la vía exocitosis o secreción:

Continua: una vez formada la vesícula de secreción inmediatamente es transportadahasta la superficie liberando su contenido. Esa vesícula pasara a formar parte de lamembrana plasmática. Para que esto ocurra las vesículas estan cubiertas por una capade 7 proteínas llamadas octamero.

◊

Regulada: otras quedan almacenadas en el citoplasma, concentrándose hasta quellega una señal externa que dirige al liberación de las vesículas

◊

Además de la ruta secretora aparecen otras vesículas que transportan otras sustancias y a todoeste transporte por vesículas se le llama transporte vesicular. La vía de entrada a las células esel proceso de endocitosis que dependerá de la materia que entra:

Fagocitosis: restos celulares y microorganismos. No la hacen todas las células sololas fagocíticas (neutrofilos, manocitos y macrófagos)

◊

Pinocitosis: pequeñas moléculas y sustancias disueltas.◊ Endocitosis mediada: proceso selectivo para que se produzca debe haber en lamembrana unos receptores de carga que deben reconocer a la molécula que interesaendocitar, llamada ligando. Cuando el ligando se une al receptor la membranaplasmática se invagina, tendiendo a formar una vesícula. Para que esto ocurra debeformarse una cubierta interna de la proteína clatrina.

◊

En este sistema de transito vesicular aparece ahora el compartimiento endosómico oendosomal formado por dos tipos de estructuras tubulo−vesiculares. Uno de ellos se disponeperiféricamente y es llamado endosoma temprano otro dispuesto en las proximidades delnúcleo es llamado endosoma tardío. Los dos intervienen en el transito vesicular. No poseenclatrina y en su interior poseen un contenido ácido, en los tempranos de PH6 y en los tardíosPH5,5. Hay que destacar que el medio es ácido pero no aparecen enzimas hidroliticas (lo quelos diferencia con los lisosomas).

La función esencial de ellos es la separación entre receptor y ligando. Cuando esto ocurre losendosomas toman forma de raqueta con una parte tubular y otra vesicular. La tubular recoge alos receptores separados y la vesicular a los ligandos. La parte tubular se dirige entonces haciala membrana de la que procede y restituye allí a los receptores. Pero no siempre ocurre así, aveces la parte tubular se dirige hacia otra cara de la célula. Entonces la membrana pasa aformar parte de la membrana plasmática quedando libre. Este proceso se llama transcitosis.

Para el paso del endosoma temprano al tardío hay dos teorias:

La primera a traves de un transporte de vesiculas entre ambos endosomas⋅ La segunda se basa en que el endosoma temprano se traslada al mismotiempo que va modificando su contenido transformándose en tardío.

⋅

Su contenido ácido se debe a que en su membrana hay una bomba de H que gasta ATP.

Vesiculas clatrinicas:

1. La clatrina se rompe antes de entrar en el endosoma.

2. En la cara trans del golgi se forman vesículas de clatrina que se rompe para la unión con elendosoma.

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Otras vesículas cubiertas llamadas: COPI Y COPII

Las cubiertas con COPI realizan movimientos retrógrados y las cubiertas con COPII sonproteínas que se transportan entre el retículo hasta el golgi.

Formación de la clatrina: se forma a base de uniones de proteínas llamadas trisqueliones (de3 brazos) formadas por cadenas de 3zonas pesadas y tres ligeras. Los trisqueliones llegan aformar la cubierta proteica formada por 12 pentágonos y 8 hexágonos. Para que se forme estacubierta hacen falta otras proteínas. Deben existir los receptores que se unirán a los ligandosestimulando la unión del receptor a una proteína adaptina o adaptadora. Esta unión estimula launión a la clatrina. La membrana se invagina hasta formar un espacio globoso que seestrangula de la membrana gracias a la dinamina (hidrófoba) que fija y rompe el GTP paraliberar energía para la escisión de la membrana. Una vez formada la vesícula se adentrarompiéndose la clatrina para unirse al endosoma.

Adaptinas:

Reconocen los receptores de carga de membrana⋅ Reconocen los receptores de carga del aparato de golgi.⋅

Endocitosis del colesterol

Colesterol: liquido que esterificado es insoluble (hidrófobo) de manera que para cruzar lamembrana debe sufrir el proceso antes nombrado. Para ello se forma una vesícula de 20 a 25nanómetros de diámetro que contiene en su interior los esteres de colesterol (colesterol +ac.graso) para evitar la hidrofobia hay una capa de fosfolipidos y colesterol no esterificado.Además en la superficie esta la proteína APO B que facilita la unión de la partícula LDL(lipoproteína de baja densidad) a los receptores de membrana.

La APO B sera reconocida por los receptores de la membrana plasmática al mismo tiempoque se ira formando la cubierta de clatrina.

Finalmente se invagina la partícula LDL quedando la vesícula. Inmediatamente se produce ladespolimerización de la clatrina que lleva a la liberación de los trisqueliones quedando lavesícula no cubierta que se transforma o se une al endosoma temprano. Después por una uotra vía llegara al endosoma tardío. Este, debido a su contenido ácido separará la unión entrelos ligandos y el receptor formando la porción tubular con los receptores que serán recicladoshasta la membrana plasmática y otra porción vesicular se unirá con el lisosoma produciéndoseen este la digestión dando lugar a aminoácidos que integran la proteína APO B, los ac. grasosunidos al colesterol y el colesterol que irá a formar parte de las membranas o de hormonas,donde sea necesario.

EL NUCLEO

Nucleoplasma: (cariolinfa o jugo nuclear) sustancia semifluida y ligeramente basofila quebaña a la cromatina y a la matriz nuclear. Formada pro enzimas que participan en laduplicación del ADN, en la trascripción del ARN, en el transporte y empaquetamiento deADN Aparecen unas estructuras fibrilares o granulares que son asociaciones de ARN yproteínas llamadas ribonucleoproteínas extranucleares:

Fibrillas pericromatinicas: son delgadas con un diámetro de 3 a 5 nanometros y sedan en las proximidades de la heterocromatina. Es ARN mensajero recién sintetizado.

◊

Gránulos pericromaticos: tb se dan en las proximidades de la heterocromatina de un◊

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diámetro de 30 a 50 nanometros, las hay de dos tipos:Gránulos que son ARN ribosómico + proteínas ribosómicas⋅ Resultado de la espiralización o condensación del ARNm que antes seencontraba como fibrillas.

⋅

Granulos intercromatinicos: diámetro de 20 a 25 nanometros y son consideradoscomo que contienen ARN. Aparecen interconectados por fibrillas y se piensa quesean componentes de la matriz nuclear.

◊

La matriz nuclear: es tomada como componente o como independiente del núcleo. Es unared fibrilar que se extiende por todo el núcleo desde la lámina nuclear hasta contactar con loscromosomas. Contribuye a mantener y dar forma al núcleo.

Cromatina:

Heterocromatina: cromatina oscura, condensada, es inactiva. Las masas deheterocromatina son llamadas cariosomas o falsos núcleos:

◊

Constitutiva: cromatina que forma parte estructural del cromosoma. Sontrozos de cromatina que permanece concentrada en todas las células (ej.Centrómeros o telomeros).

⋅

Facultativa: aparece en algunas células, no en todas. Aparece con el paso deltiempo. En células jóvenes es escasa y en células viejas muy alta.

⋅

EJ. C.gonosomica: cromatina sexual que solo aparece en mujeres en las que el cromosoma Xse condensa dando un corpúsculo

C.autosomica: cromosomas no sexuales.

Eucromatina: cromatina clara, activa por lo que debe estar desplegada.◊ Estructuralización de la cromatina:

ADN:esta formado por una doble cadena, cada una formada pro nucleótidos que se formanpor un nucleosido y un resto fosforito. El nucleosido es la unión de una pentosa(desoxirribosa) con una base:

Base pirimidinica: C y T◊ Base purica: A y G◊

Es una molécula muy débil de manera que presenta una serie de movimientos y apilamientosque le dan consistencia.

El ADN se asocia a 8 histonas: 2H2A, 2H2B, 2H3 y 2H4.

Alrededor de ellas el ADN da una vuelta y ¾ donde hay 146pares de bases. Esta estructura alM.E aparece como un rosario formado por nucleosomas.

Asociado al nucleosoma hay otra histona llamada H1 que protege el ADN que queda entre losnucleosomas, para ellos enrolla a esta estructura formada pro nucleosomas a la que llamamosfibra nucleosómica (espesor de 10 a 11 nanómetros) de manera que la fibra se enrolla dandouna estructura más estable llamada fibra de cromatina (de 30nanometros).

En cada vuelta puede haber hasta 6 nucleosomas. A la asociación del nucleosoma con laproteína H1 se le llama cromatosoma. Tb hay otrs proteínas no histonicas que participan en latranscripción, duplicaciónLa más importante es una proteína no histona que va a formar unarmazón sobre el cual se va a plegar la fibra cromatinica.

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Las fibras de cromatina forman bucles que se asocian a la proteína no histonica dando unaasociación de unos 300 nanometro para seguir empaquetándose hasta llegar a 1400nanometros dando un cromosoma metafísico.

Todo este plegamiento sirve para empaquetar de forma estable y poco frágil a la cromatinapara la división.

Alrededor del núcleo aparece una membrana externa y otra interna. La envoltura nuclear(externa) descansa sobre una capa de filamentos de vimentina. Dentro, en la cara internaaparece una capa densa llamada lámina densa o corteza nuclear formada por filamentosintermedios llamados lamininas: A, B y C.

En la envoltura nuclear aparecen unos poros nucleares que suelen estar dispuestosanárquicamente. Pero cuando aparecen muchos se ordenan formando hexágonos quecontienen en sus vértices los poros.

Los poros o complejo de poro esta formado por un anillo nuclear y un poro, poseen laestructura de una proteína, una estructura anular con un transportador central y una serie defilamentos externos y otros internos que acaban en otro anillo.

En el anillo hay entre 50 y 100 proteínas organizadas en distintos anillos: un primer anillocitoplasmático de 8 proteínas globulares de las que salen 8 fibrillas llamadas unidades decolumna o andamio. Tb hay unas proteínas globulares o subunidades de transporte unidas alas de columna. Aparecen otras que parecen anclar a las de columna al poro y a la membranallamadas subunidades luminales.

En la cara núcleo plasmática aparecen otras 8 proteínas que forman un anillo nuclear del queparten 8 fibrillas llamada filamentos de la cesta que acaban en un anillo más pequeño,proteico llamado anillo terminal.

Transporte a través del poro: cuando son pequeñas moléculas pasan fácilmente a través delporo pero cuando son grandes actúa el transportador del centro.

Las proteínas que han de entrar en él deben tener una secuencia señal que es reconocida porunos receptores de importancia nuclear. Al reconocerse se acoplan formándose un complejoque estimula al poro a abrirse para el paso al interior del núcleo. Cuando el complejo entradentro se separa la proteína del receptor quedando esta dentro y siendo el receptor devuelto alcitoplasma.

En el reconocimiento y la orientación del complejo hasta el poro intervienen las fibras.

Lamina nuclear: capa proteica interna que refuerza la envoltura nuclear. Al M.E es una redcasi perfecta de unos cuadrados formados por la asociación de filamentos intermedios olaminina que se asocian formando dímeros que si están sueltos se encuentran fosforiladospero que cuando pierden los restos fosforitos se asocian formando tetrámeros (2 dimeros). Laasociación de tetrámeros dará la red de filamentos.

La fosforilación y desfosforilación se producen para romper y formar la lamina media.

Hay un factor MPF que estimula la fosforilación de las lamininas. Cuando se fosforilan sedespolimerizan es decir se sueltan las lamininas porque se rompen los tetrámeros. Alromperse se romperá tb la envoltura nuclear así que quedan disociadas la envoltura y la

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lámina durante la división celular. Cuando la división acaba, alrededor de cada cromosoma seproduce la desfosforilación de las lamininas con su trocito de envoltura nuclear. Esto ocurreporque el MPF no actúa dejando que las fosfatasas actúen sobre las lamininas. Así se vanformando mini núcleos o núcleos pequeños tb llamados carcomeros (cromosoma rodeado deenvoltura nuclear). Todos los carcomeros se unen formando un solo núcleo.

Nucleolo: estructura que normalmente aparece redondeada. En el se distinguen dos partes: laamorfa (clara) y el nucleonema (oscura, condensada y de aspecto reticulado).

Este nucleonema se divide en dos:

PAS fibrosa: fibrillas de ARNr y algunos ARNm.⋅ Parte granular: ARN unido a proteínas.⋅

En el se forman los componentes que darán los ribosomas.

La parte esencial es la fibrilar ya que es la zona donde se están formando las cadenas deARNr.

Esta formado por un filamento central de ADN y por unas zonas que se asemejan a unaescobilla. El ADN se transcribe a ARN debido a que existe un engrosamiento en el queaparece la ADN polimerasaI.

La parte clara es la zona donde esta el ADN que forma cadenas de ARN, llamado organizadornucleolar. Este esta formado por los trozos de ADN que llevan información para la síntesis deARNr. Este organizador puede ser una sola cadena o varias cadenas que se adentran en elnucleolo para aportar su información. Por ello a veces puede haber dos nucleolos o másdependiendo de la organización de las cadenas.

La cromatina del resto del ADN organizador nucleolar queda próxima al nucleolo por lo quese llama cromatina asociada al nucleolo.

En el organizador del nucleolo hay un motivo que se repite para sintetizar los componentes deuna cadena de 45S y esta será metilada y seccionada para formar las cadenas de ARN queformarán ribosoma: el ADN 45s se divide en dos uno de 20s y otro de 32s. El de 20 dará unade 18s y el de 32s dará dos, una de 28s y otra de 5s. el segmento que falta vendrá decromosomas externos al nucleolo.

Sistemas de control del ciclo:

Estos sistemas disparan los principales procesos del ciclo celular con proteínas quinasasactivadas cíclicamente.

Las proteínas quinaasa son enzimas capaces de fosforilar aminoácidos.

Los Cdk: quinasas dependientes de la ciclina: se regula por acumulación ydestrucción de ciclinas. Su actividad se regula además por su fosforilación ydesfosforilación. Hay distintos complejos Cdk que disparan las diferentesetapas del ciclo celular.

⋅

MPF: factor promotor de la fase M es un complejo de ciclina mitótica conCdk que controla la entrada en la fase M.

⋅

Ciclina de la fase S: es un Cdk que controla la entrada en S.⋅ El ciclo celular puede detenerse en puntos de control específicos para asegurar que la próxima

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etapa del ciclo no comience antes de que haya terminado correctamente la anterior.

El ciclo puede detenerse por proteínas inhibidoras de Cdk que pueden bloquear el ensambladoo la actividad de uno o más complejos ciclina Cdk o porque no se sinteticen estos complejos.

Control del número celular de animales pluricelulares:

Las células animales proliferan solo si se encuentran con factores de crecimiento que activanfactores de señales intracelulares para sobrepasar los frenos normales que bloquearían laprogresión del ciclo celular.

Las células animales tienen un límite en el número de veces de dividirse.

Muchas células normales mueren por muerte celular programada o apoptosis (suicidio). Paraevitarla necesitan señales de otras células.

La apoptosis depende de una familia de enzimas proteoliticas que se activan ellas mismas poruna cascada proteolitica.

Las células cancerosas resultan de la acumulación de mutaciones que activan genespromotores de la proliferación (protoontogenes) e inactivan genes supresores de laproliferación (genes supresores de tumores) en una única célula y su progenie por lo queproliferan sin freno.

División celular y citocinesis:

Mitosis o cariocinesis: (fase M) se produce la división del núcleo.

Citocinesis: división del citoplasma en dos.

Mitosis: profase, pro metafase, metafase, anafase, telofase.

Mitosis: se inicia con un proceso de fosforilación de proteínas que produce la condensaciónde cromosomas (por fosforilación de H1), rotura de la envoltura nuclear porque se fosforilanlas laminas dando unas vesículas y cambios en el cito esqueleto. Finaliza con ladesfosforilación de proteínas. (Anafase).

Ciclo del centrosoma:

Se forma al final de la mitosis: contiene un par de centríolos y se encarga de la organizaciónde microtubulos:

Etapas:

−G1: uno de los centríolos se aleja del otro.

−S: se duplica cada uno de los centríolos

−G2: se alargan los centríolos hijos.

En el inicio de la mitosis cada par de centríolos se aleja del otro hacia los polos opuestos de lacélula (2centrosomas). A medida que se separan, el centrosoma organiza las fibras de

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microtubulos que constituirán el huso mitótico.

Profase:

1 Se produce la condensación de los cromosomas replicados en la interfase:

Fosforilación de las histonas H1⋅ Fosforilación de las condensita en presencia de topoisomerosaII.⋅

2 Separación de la mayor parte de la cohesina que mantiene juntas a las cromátidas hermanas.

3 Organización del huso mitótico:

− Formación del aster alrededor de cada centrosoma.

− Aumento y alargamiento de los microtubulos entre los centrosomas.

− Fragmentación del retículo y el Golgi en vesículas.

Prometafase:

Comienza de repente con la fragmentación de la envoltura nuclear. Los microtubulos del husopenetran en la región central de la célula alargándose y acortándose en sus extremos libres.

Algunos microtubulos se unen a un cinetocoro de los cromosomas (microtubuloscinetocóricos). El cromosoma contacta con la pared del microtubulo y se mueve activamentea lo largo del microtubulo empujado por las proteínas motoras del cinetocoro.

Al cinetocoro por ultimo se asocia establemente al extremo del microtubulo.

El cinetocoro libre se asocia a microtubulos del polo opuesto.

Cada cromatida hermana esta así conectada por sus cinetocoros a microtubulos (de 20 a 40)de polos opuestos del huso.

Los cromosomas primero oscilan y después se mueven hacia el centro del huso mitótico entrelos 2 polos.

Los microtubulos unidos a un polo son inicialmente más largos que los unidos al otro polo. Amedida que los cromosomas se mueven hacia el centro del huso los microtubulos largosunidos a un polo se acortan y los cortos se alargan hasta que tienen la misma longitud poradicción y perdida de unidades de tubulina al extremo unido al cinetocoro. Los extremos (−)de los microtubulos unidos a los polos (centrosoma) se despolimerizan lenta y continuamentedurante esta fase y la siguiente.

Metafase:

Todos los cromosomas están alineados en el ecuador del huso formando la denominada placametafísica.

Los microtubulos del huso son:

M. astrales: que irradian del centrosoma y determinan el plano de⋅

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citocinesis.M. cromosomicos o cinetocoricos: tiran de los cromosomas en sentidoopuesto. Mantienen a los cromosomas en el plano ecuatorial.

⋅

M. plolares: están unidos a un centrosoma por un extremo y por el otro estánlibres. Los de un centrosoma se interdigital con los que están unidos alopuesto. Forman una estructura que mantiene la integridad del huso.

⋅

Hay un flujo de tubulina en los microtubulos del huso. Se añaden y se separan rápidamente enel extremo positivo unido al cinetocoro. Se añaden más tubulinas que las que se pierden. En elextremo negativo se separan tubulinas, las tubulinas parece que se mueven desde los positivosa los negativos (efecto ión). La longitud total de cada microtubulo se mantiene.

Anafase:

Las cromatidas hermanas de cada cromosoma se separan y comienzan a moverse hacia polosopuestos. Esto se realiza en todos los cromosomas simultáneamente.

Los microtubulos unidos a cada cinetocoro se acortan habiendo perdida de tubulina en loscinetocoros. Es un movimiento lento (1micra/min) que asegura la segregación correcta de loscromosomas. Dura entre 2 y 60 min.

Anafase A: se produce el movimiento de los cromosomas hacia los polos⋅ Anafase B: se da al mismo tiempo que la A. Los dos polos se alejanproduciéndose un deslizamiento de los microtubulos polares que estánsolapados. Se produce tb un alargamiento del huso al añadirse tubulina en elextremo positivo.

⋅

Telofase:

Los cromosomas cerca de los polos se agrupan. La envoltura nuclear se vuelve a organizar(por desfosforilación de las laminas) formándose así dos núcleos. Los cromosomas se vandescondensando dejándose de ver en el microscopio. Las vesículas de retículo se fusionan yforman cisternas.

Persisten los microtubulos polares entre uno y otro polo que pasaran después a llamarsemicrotubulos zonales.

Aparece lo que se denomina anilla de contracción (invaginación en la parte central de lacélula) que al final provocará la división de la célula en dos células hijas.

Citocinesis:

División del citoplasma en dos.

Aparece una invaginación en la superficie celular alrededor de toda la célula (anafase tardíaaparece) a nivel de la placa metafásica.

El surco se va haciendo cada vez más profundo hasta que se separan dos células.

Teoria del anillo contráctil: la fuerza requerida para dividir una célula la genera una delgadabanda de citoplasma contráctil en el cortex de la célula debajo de la membrana plasmática delsurco. Este anillo esta formado por numerosos filamentos de actina dispuestos paralelamentey cortos filamentos de miosina.

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Meiosis:

(Del griego maiosis: disminuir)

Proceso por el que el número de cromosomas se reduce de manera que las células que seforman contienen solo uno de cada par de cromosomas homólogos y formados por una solacromatida.

Asegura una fase haploide en el ciclo vital y la fertilización, además de una fase diploide.

Van Beneden (1883): el núcleo del cigoto de Ascares tenía 4cromosomas y los gametos soloeran dos.

Weisman, Hertwig y Van Beneden: los gametos se formaban por medio de una divisiónespecial en la que se reducía el número de cromosomas.

Tipos de meiosis:

Gametica o terminal: se da en animales pluricelulares y muchos protozoos. Relacionada conla formación de gametos (haploides).

♦

Zigotica o inicial: se da en protozoos y hongos. Ocurre después de la fertilización. Produceesporas haploides que se dividen por mitosis. Se produce una generación adulta haploide.

♦

Espórica o intermedia: en plantas y algas. El zigoto diploide da lugar a un esporofitodiploide que produce esporas haploides (meiosis) que producen los gametos haploides. Elgametofito haploide forma los gametos por mitosis.

♦

Etapas de la meiosis:

Son dos divisiones celulares y una sola replicación de ADN.

Fase premeiotica: replicación de ADN en fase S más larga que la premitotica.

Al principio de G2 se determina la vía mitótica o meiotica.

Primera división meiotica:◊ − Profase I: (muy larga y complicada) compuesta por Leptotene, Zigotene, Paquitene,Diplotene, Diacinesis, Metafase I, Anafase I y Telofase I.

Segunda división meiotica:◊ − Profase II: compuesta por Metafase II, Anafase II y Telofase II.

Primera división meiotica:

Profase I:

Leptotene: (leptos: delgada) los cromosomas se hacen gradualmente visibles (MO)aunque solo se ve un filamento por cromosoma con el M.E se ven dos cromatidas encada cromosoma unidas por sus extremos a la envoltura nuclear formando ramilletes.

◊

Zigotene: (sigon: yugo) asociación de cromosomas homólogos o sinapsis. Estos sellaman c. bivalente (2 cromosomas) o tétrada (4 cromatidas). Su función es laformación del complejo sinaptonemico visto al M.E.

◊

Paquitene: (pachys:gruesa) la sinapsis se ha completado. El complejo sinaptonemico◊

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esta completamente formado y mantiene juntos a los cromosomas homólogos. Sobreel complejo sinaptonemico aparecen los nódulos de recombinación (M.E 100nanómetros) a intervalos irregulares en el centro del complejo sinaptonemcio, enlugares donde esta ocurriendo el sobrecruzamiento de las cromatidas. Se necesitanalgunas enzimas para completar la recombinación genética que se inicia al principiode la profase (estas enzimas están en los nódulos de recombinación).Diplotene: (diplo. Doble) disfunción del complejo sinaptonémico. Tendencia decromosomas homólogos a separarse quedando solo unidos en los quiasmas queindican las zonas de sobrecruzamiento de 2cromatidas hermana.

◊

Diacinesis: (dia: a través) se da la máxima condensación de los cromosomas que seseparan totalmente de la envoltura nuclear. Aparecen 4 cromatidas separadas unidaspor sus centrómeros. Las cromtatidas no hermanas quedan unidas por quiasmas. Seproduce la terminalización de los quiasmas y la desaparición del núcleo.

◊

Metafase I: se organiza el huso meiotico. Se fragmenta la envoltura nuclear. Seproduce un movimiento de las tétradas hacia el ecuador del huso. Las parejas decromosomas homólogos forman la placa metafásica. Los dos homólogos de cadabivalente se conectan con las fibras cromosomitas de polos opuestos. La orientaciónde los cromosomas paternos y maternos de cada bivalente es al azar.

◊

Anafase I: separación de cromosomas homólogos. Desaparición de los quiasmas quequedaban. Las cromatidas hermanas quedan unidas fuertemente por los centrómeros.Se produce un movimiento hacia los polos del huso. Cada polo recibe cromosomasmaternos y paternos. Cada cromatida puede tener fragmentos de cromatidas maternosy paternos (recombinación).

◊

Telofase I: tb llamada intercinesis. Es muy corta. Los cromosomas no se condensancompletamente. La envoltura nuclear puede o no formarse de nuevo.

◊

Segunda división meiotica:

No se replica el ADN, las células tienen n cromosomas y están formadas por dos cromatidas yno hay nucleolo.

Profase II: corta, si hay envoltura nuclear que se desorganiza otra vez y loscromosomas se descondensan.

◊

Metafase II: formación del huso. Alineación de los cromosomas a la placametafásica. Los cinetocoros de las cromatidas hermanas aparecen en caras opuestos yestas se unen a microtubulos de polos opuestos.

◊

Anafase II: los centrómeros se dividen al mismo tiempo. Las cromatidasindependientes se mueven hacia polos opuestos del huso.

◊

Telofase II: se reorganiza la envoltura nuclear alrededor de cada grupo decromosomas.

◊

Gametogenesis:

Espematogenesis: fotocopias◊ Ovogénesis: fotocopias.◊

CROMOSOMAS Y MITOSIS, CITOCINESIS, CICLO CELULAR, MEIOSIS YGAMETOGENESIS

Cromosomas:

Se dibujaron por primera vez por Hofmeister (1984), dibujo unas estructuras de células madrede los granos de polen.más tarde Waldeyer (1988) los llamo cromosomas o cuerposcoloreados y Tejo y Levan (1956 descubrieron que el numero de cromosomas humano eran46.

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Definición: estructuras semejantes a cordones compuestos de ADN y proteínas asociadas quetransportan parte o toda la información genética de un organismo. Son especialmenteevidentes durante la mitosis y la meiosis.

M.O: se tiñen con la técnica de Feulgen, son basofilos, tb se tiñen con hematoxilina−eosinaaunque su técnica normalmente utilizada es la Orceina−Grensa.

M.E: se ven filamentos de cromatina.

Tamaño: 0`6 micras de diámetro, de 4−6 (hasta 10) micras de longitud. (Cromosomashumanos 2n (46) es 220 micras).

Numero 2n: hombre (46), pungidos (monos) (48), protozoos (300), crustáceos (100−127),insectos (220), ascaris megalocephala (4) y ascaris univalens (2).

Estructura: existen dos cromátida hermanas que constituyen cada cromosoma. En elcromosoma aparece un estrechamiento de la cromatina llamado constricción primaria ocentrómero. En cada cromátida hay un cinetocoro. Los demás estrechamientos sonconstricciones secundarias.

Los extremos de los cromosomas son los telomeros. El satélite es una parte redondeada quepuede o no estar en los cromosomas. Cada cromátida posee dos brazos que según la posicióndel centrómero serán iguales o diferentes.

Clasificación:

Autosomas y heterosomas o cromosomas sexuales. Los autosomas son comunes demachos y hembras pero los heterosomas son únicos.

◊

Según la posición del centrómero:◊ C. Telocéntricos: centrómero en el borde no poseen el brazo pequeño.⋅ C. Acrocéntricos: uno grande y otro pequeño.⋅ C. Submetacentricos: uno es ligeramente más grande que el otro.⋅ C. Metacentricos: iguales.⋅

Según el numero de centrómeros:◊ C. Monocentricos: un centrómero⋅ C. Dicentricos: dos centromeros⋅ C. Policentricos o de centrómero difuso.⋅

Bandas cromosomicas: subunidades de los cromosomas. Cada una de ellas poseepropiedades diferentes de coloración, además posee periodos de replicación diferente, cadabanda se replica a un tiempo diferente. Son unidades de condensación que se condensanindividualmente. Son muy sensibles a las radiaciones.

Tipos de Bandas:

Bandas Q: quinacrina (colorante fluorescente que tiñe zonas intercalares. Son portanto bandas intercalares.

◊

Bandas G: giemsa, son bandas intercalares. Estas bandas coinciden con las Q (sonlas mismas) aunque estas requieren de un tratamiento previo de proteasas.

◊

Bandas C: giemsa, se tiñen pero con un tratamiento previo de soluciones alcalinas ysalinas. Son regiones que limitan con el centrómero. No desaparecen en la interfaseporque están formadas por heterocromatina constitutiva.

◊

Bandas R: se tiñen con naranja de acridina. Son bandas entre las Q y las G:◊

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Bandas N: giemsa, pero con tratamiento previo de impregnación argéntica, se dan enlos telómeros.

◊

CARIOTIPO:

Se coge sangre y se aíslan linfocitos haciéndoles que se dividan y deteniendo su división en lametafase. Entonces se pasa a un portaobjetos en el que lo núcleos de cromosomas están librespero agrupados. Los cromosomas se ordenan por tamaños y se realiza su cariotipo.

Definición: pares de cromosomas homólogos de un núcleo, ordenados según su tamaño yorden decreciente.

Sirve para ver si los cromosomas de una persona están completos y todo lo relacionado conellos.

Los grupos de cromosomas humanos son de tamaños similares. Se clasifican de la A a la G ydel I al VII.

Cada cromosoma se identifica por medio de un número.

Cada par de homólogos tienen una morfología y una secuencia de bandas característica.

Actualmente se utilizan técnicas de hibridación con un ADN marcado. Se hace que el ADN seuna a otro ADN complementario que ha sido colocado de manera que si los dos ADN soniguales el segundo se colocará igual que el complementario.

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