Víctor Francisco Perez Garcia

Universidad de Oriente

Estomatología

“1A”

•Mitocondria

•Transporte Vesicular

•Ciclo Celular

•Lisosomas

Funciones del MEC

1. Soporte estructural: Brinda forma y resistencia a los tejidos, especialmente en huesos, cartílagos y piel.

2. Comunicación celular: Facilita la señalización celular, regulando procesos como la proliferación, diferenciación y apoptosis.

3. Reparación de tejidos: Participa activamente en la regeneración tras lesiones.

4. Filtración molecular: En tejidos como los riñones, ayuda a filtrar sustancias.

5. Movilidad celular: Actúa como “carretera” para el movimiento de células durante procesos como la cicatrización o el desarrollo embrionario.

Componentes clave de la MEC

• Colágeno: La proteína más abundante, que aporta resistencia.

• Elastina: Proporciona elasticidad.

• Proteoglucanos y glucosaminoglicanos (GAGs): Retienen agua y ayudan en la hidratación.

• Fibronectina y laminina: Facilitan la adhesión celular.

Estructura del MEC

1. Composición Molecular

a. Componentes Fibrosos (estructurales):

• Colágeno: Principal proteína estructural que proporciona resistencia a la tracción. Existen múltiples tipos, siendo los más comunes:

• Tipo I: Presente en hueso, piel y tendones.

• Tipo II: Localizado en cartílago.

• Tipo IV: Exclusivo de la lámina basal.

• Elastina: Da elasticidad y permite que los tejidos recuperen su forma tras ser deformados, como en pulmones y arterias.

b. Componentes Amorfos (hidratación y señalización):

• Proteoglucanos: Moléculas formadas por proteínas unidas a glucosaminoglicanos (GAGs). Ejemplos:

• Agrecano: Presente en cartílago, retiene agua.

• Sulfato de heparán: Participa en la señalización celular.

• Ácido hialurónico: GAG no sulfatado que atrae agua y facilita la hidratación del tejido.

c. Proteínas Adhesivas:

• Fibronectina: Media la adhesión celular y conecta colágeno con integrinas.

• Laminina: Componente clave de la lámina basal que interactúa con células epiteliales.

2. Organización Espacial

La MEC forma redes organizadas específicas según el tipo de tejido:

• Lámina basal: Estructura especializada que separa epitelios del tejido conectivo subyacente.

• Matriz intersticial: Forma el “relleno” entre células en tejidos como el conectivo.

La matriz extracelular es mucho más que un simple soporte estructural; es un componente dinámico y funcional que regula una amplia gama de procesos biológicos esenciales. Su capacidad para influir en la comunicación celular, su rol en el desarrollo y mantenimiento de los tejidos, y su participación en enfermedades hacen de la MEC un foco clave en la investigación biomédica.

La mitocondria es un orgánulo celular con doble membrana que se encuentra en la mayoría de las células eucariotas. Es conocida como la “central energética de la célula” debido a su papel principal en la producción de energía en forma de adenosín trifosfato (ATP) a través de la respiración celular.

Funciones de la mitocondria

1. Producción de energía (ATP):

• Genera ATP mediante la fosforilación oxidativa en la cadena de transporte de electrones.

• Usa piruvato y ácidos grasos como fuentes de energía en el ciclo de Krebs.

2. Metabolismo celular:

• Regula el metabolismo de carbohidratos, lípidos y proteínas.

• Participa en la síntesis de intermediarios metabólicos.

3. Homeostasis del calcio:

• Almacena y libera calcio para mantener la señalización celular y regular procesos como la contracción muscular.

4. Producción de especies reactivas de oxígeno (ROS):

• Genera ROS como subproductos del metabolismo, que participan en la señalización celular, pero pueden causar daño en exceso.

5. Apoptosis (muerte celular programada):

• Libera factores como el citocromo c que activan las caspasas y desencadenan la apoptosis.

6. Síntesis de biomoléculas:

• Colabora en la síntesis de esteroides, hemo y aminoácidos.

Componentes de la Mitocondria

1. Membrana externa:

• Contiene porinas, proteínas que permiten el paso de moléculas pequeñas.

• Es semipermeable y protege el orgánulo.

2. Espacio intermembrana:

• Región entre la membrana externa e interna.

• Almacena protones durante la fosforilación oxidativa.

3. Membrana interna:

• Muy impermeable y rica en proteínas especializadas como las de la cadena de transporte de electrones.

• Forma pliegues llamados crestas mitocondriales que aumentan el área superficial para la producción de ATP.

4. Matriz mitocondrial:

• Contiene ADN mitocondrial, ribosomas y enzimas necesarias para el ciclo de Krebs y la beta-oxidación.

5. ADN mitocondrial (mtDNA):

• Es circular y autónomo, con genes que codifican algunas proteínas esenciales para la respiración celular.

Estructura de la Mitocondria

La mitocondria tiene una estructura única:

• Forma: Normalmente es alargada o ovalada, pero su forma puede variar según la célula y sus necesidades metabólicas.

Doble membrana:

• La membrana externa es lisa.

• La membrana interna está plegada en crestas, lo que maximiza la superficie para procesos como la síntesis de ATP.

Compartimentos internos:

• Matriz: Contiene enzimas del ciclo de Krebs y mtDNA.

• Espacio intermembrana: Sede de gradientes de protones utilizados en la síntesis de ATP.

La mitocondria es esencial para la vida de las células y el organismo en general, ya que proporciona la mayor parte de la energía necesaria para sus funciones. Su papel en procesos metabólicos, señalización celular y apoptosis resalta su importancia más allá de ser solo un “motor energético”.

Es un proceso celular mediante el cual se movilizan moléculas entre diferentes compartimentos dentro de la célula o hacia el exterior de la misma, utilizando vesículas. Estas vesículas son estructuras rodeadas por una membrana lipídica que encapsulan las moléculas para su transporte, protegiéndolas del citoplasma.

Funciones del Transporte Vesicular

1. Secreción (exocitosis):

• Liberación de proteínas, neurotransmisores, hormonas u otras moléculas al espacio extracelular.

2. Endocitosis:

• Captación de materiales extracelulares mediante la formación de vesículas. Ejemplos:

• Fagocitosis:

Ingestión de partículas grandes (como bacterias).

• Pinocitosis: Captura de líquidos y solutos pequeños.

• Endocitosis mediada por receptores: Específica para moléculas como el colesterol.

3. Reciclaje de membrana:

• Reutilización de componentes de membrana tras procesos como la endocitosis o exocitosis.

4. Transporte intracelular:

• Movilización de proteínas y lípidos entre orgánulos, como del retículo endoplásmico (RE) al aparato de Golgi o del Golgi a la membrana plasmática.

Tipos de Transporte Vesicular

1. Exocitosis:

• Las vesículas transportan moléculas desde el aparato de Golgi hasta la membrana plasmática para ser liberadas al exterior.

2. Endocitosis:

• La célula forma vesículas a partir de la membrana plasmática para internalizar materiales extracelulares.

3. Transcitosis:

• Las moléculas son transportadas a través de la célula desde un lado hacia otro (por ejemplo, en células epiteliales).

4. Autofagia:

• Una vesícula llamada autofagosoma captura componentes celulares dañados y los transporta a los lisosomas para su degradación.

Componentes Clave del Transporte Vesicular

1. Vesículas:

• Estructuras esféricas rodeadas de membrana que contienen las moléculas a transportar.

2. Organelos implicados:

• Retículo endoplásmico (RE): Punto inicial para el ensamblaje de proteínas y lípidos.

• Aparato de Golgi: Clasifica y empaqueta moléculas en vesículas.

• Endosomas y lisosomas: Procesan o degradan materiales capturados por endocitosis.

3. Proteínas involucradas:

• Clatrina: Forma vesículas recubiertas para endocitosis mediada por receptores.

• COPI y COPII: Proteínas que recubren vesículas para el transporte entre el RE y el Golgi.

• SNAREs: Facilitan la fusión de vesículas con su destino.

4. Motor Molecular:

• Proteínas como la dineína y la cinesina transportan vesículas a lo largo del citoesqueleto (microtúbulos).

Proceso General del Transporte Vesicular

1. Formación de vesículas:

• En el orgánulo donador, se forman vesículas mediante proteínas de revestimiento (como clatrina o COP).

2. Carga:

• Las moléculas a transportar son seleccionadas e incluidas dentro de la vesícula.

3. Movilización:

• Las vesículas se transportan a través del citoplasma, guiadas por el citoesqueleto.

4. Reconocimiento y fusión:

• Las proteínas SNARE aseguran que la vesícula se fusione con el orgánulo o membrana correctos, liberando su contenido.

El transporte vesicular es esencial para la homeostasis celular, ya que regula la distribución de moléculas y el intercambio de materiales entre el interior y el exterior de la célula.

Fases del Ciclo Celular

1. Interfase

La interfase es la etapa más larga del ciclo celular, en la cual la célula crece y se prepara para la división. Se divide en tres subfases:

1. Fase G1 (Gap 1):

• La célula crece, sintetiza proteínas y orgánulos.

• Es un punto clave para decidir si la célula avanza en el ciclo celular o entra en estado de reposo (fase G0).

2. Fase S (Síntesis):

• Ocurre la replicación del ADN, duplicando el material genético para garantizar que cada célula hija reciba una copia completa del genoma.

3. Fase G2 (Gap 2):

• La célula continúa creciendo y produce proteínas necesarias para la división celular.

• Se revisa el ADN replicado para corregir errores antes de pasar a la fase M.

2. Fase M (División celular)

En esta etapa, la célula se divide en dos células hijas. Puede ser:

1. Mitosis (división somática):

• La célula madre se divide en dos células hijas genéticamente idénticas.

Fases:

• Profase: Condensación de cromosomas y formación del huso mitótico.

• Metafase: Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial.

• Anafase: Las cromátidas hermanas se separan y se mueven a los polos opuestos.

• Telofase: Se reorganizan los núcleos en las células hijas.

• Finaliza con la citocinesis, donde el citoplasma se divide en dos.

2. Meiosis (división sexual):

• Proceso que genera células haploides (gametos) con la mitad del material genético.

• Ocurre en dos divisiones sucesivas (meiosis I y II).

Regulación del Ciclo Celular

El ciclo celular está estrictamente controlado por puntos de control (checkpoints) para asegurar que el ADN y las células se dividan correctamente.

Puntos de control principales:

• Punto de control G1/S: Verifica el tamaño celular, nutrientes y señales externas antes de iniciar la replicación.

• Punto de control G2/M: Asegura que el ADN esté completamente replicado y sin daños antes de la división.

• Punto de control del huso mitótico: Comprueba que los cromosomas estén correctamente alineados y unidos al huso antes de la separación.

Mediadores del control:

• Ciclinas y quinasas dependientes de ciclina (CDK): Regulan el avance de las fases del ciclo.

• Proteínas supresoras de tumores: Como p53, que detienen el ciclo en caso de daño en el ADN.

Importancia del Ciclo Celular

1. Crecimiento y desarrollo: Permite el aumento del número de células en organismos multicelulares.

2. Reparación de tejidos: Reemplaza células dañadas o muertas.

3. Reproducción: En organismos unicelulares, asegura la propagación de la especie.

4. Variación genética (meiosis): Es clave para la diversidad en organismos que se reproducen sexualmente.

El ciclo celular es un proceso fundamental que asegura la correcta división y distribución del material genético entre células hijas. Su regulación es crucial para prevenir anomalías como el crecimiento descontrolado de células, que puede llevar a enfermedades como el cáncer.

Los lisosomas son orgánulos membranosos presentes en las células eucariotas, especialmente en células animales. Actúan como el “sistema digestivo” celular, ya que contienen enzimas hidrolíticas capaces de degradar biomoléculas como proteínas, lípidos, ácidos nucleicos y carbohidratos.

Funciones de los Lisosomas

1. Degradación de materiales intracelulares y extracelulares:

• Autofagia: Digieren componentes celulares dañados o envejecidos.

• Heterofagia: Degradan materiales ingeridos a través de la endocitosis o fagocitosis.

2. Reciclaje de biomoléculas:

• Descomponen macromoléculas en sus monómeros, que son reutilizados por la célula.

3. Defensa celular:

• Participan en la destrucción de patógenos como bacterias y virus fagocitados.

4. Homeostasis celular:

• Mantienen el equilibrio de biomoléculas y eliminan desechos.

5. Participación en procesos fisiológicos especializados:

• En células óseas (osteoclastos), ayudan a degradar el tejido óseo durante el remodelado.

Componentes de los Lisosomas

1. Enzimas hidrolíticas:

• Estas enzimas funcionan óptimamente en condiciones ácidas (pH ~5).

• Proteasas: Degradan proteínas.

• Lipasas: Digieren lípidos.

• Nucleasas: Degradan ácidos nucleicos.

• Glucosidasas: Rompen carbohidratos.

2. Membrana lisosómica:

• Protege al citoplasma de las enzimas hidrolíticas.

• Contiene bombas de protones (ATPasa) que mantienen el pH ácido.

• Posee proteínas de transporte que permiten la salida de los productos de degradación.

3. Marcador específico:

• Contienen proteínas específicas, como la LAMP (Lysosomal Associated Membrane Protein), que son clave para su identificación.

Estructura de los Lisosomas

• Forma: Vesículas esféricas de tamaño variable (0.1–1.2 micrómetros).

• Rodeados por una membrana simple: Esta membrana es resistente para evitar que las enzimas hidrolíticas dañen la célula.

• Interior ácido: Su medio interno tiene un pH bajo (~5), necesario para la actividad de sus enzimas.

Clasificación de los Lisosomas

Lisosomas primarios:

• Son vesículas recién formadas que contienen enzimas inactivas.

• Aún no han participado en procesos de degradación.

Lisosomas secundarios:

• Se forman cuando los lisosomas primarios se fusionan con vesículas endocíticas o autofagosomas, iniciando la degradación.

Enfermedades Relacionadas con los Lisosomas

Las disfunciones en los lisosomas pueden causar enfermedades conocidas como trastornos de almacenamiento lisosómico, que se deben a defectos en las enzimas hidrolíticas o en la función del orgánulo. Algunos ejemplos son:

1. Enfermedad de Tay-Sachs:

2. Enfermedad de Gaucher:.

3. Autofagia defectuosa

Los lisosomas son esenciales para el mantenimiento celular, ya que regulan la degradación, el reciclaje y la defensa contra materiales no deseados.