Biologia Celular y Molecular de Robertis 16 Ed Primera parte.pdf

BIOLOIA CELULAR Y MOLECULAR DE ROBERTIS 16 EDICION

1. DE ROBERTIS
BIOLOGIA
CELULAR Y
MOLECULAR

PROMED 16*EDICION

3. DE ROBERTIS
BIOLOGIA
CELULAR Y

MOLECULAR

5. DE ROBERTIS
BIOLOGIA
CELULAR Y
MOLECULAR

DECIMOSEXTA EDICION

Primera relmpresion

Edward M. De Robertis

Profesor Norman Sprague de Químico Biológica
‘Universidad de California, Los Angeles, EUA.

Investigador del Howard Hughes Medical Institute, EUA.
Miembro de la Academia Pontificia de Ciencia, Vaticano
Miembro de la Academia Nacional de Ciencias, EUA.

Doctor Honoris Causa, Universidad de Paris, Francia

José Hib

Profesor de Biología Celular, Histología y Embriología
Universidad Abierta Interamericons, Buenos Ares, Argentina

Profesor de Bología Celular y Embriología, Centro
Latinoamericano de Economia Humana, Punta del Este, Uruguay

Exprofesor de Biología Cela, sologa, Embriología y Genética
Facultad de Medicina, Universidad de Buenos Aires Argentina

PROMED

6. De Roberts, Edward M.
De Roberts - Biología Celular y Molecular / Edward M. De Roberts
y José Hib. - 16a ed. - Buenos Aires : Hipocrätico, 2012.
476 p : 24x17 em.

ISBN 978-987-24255-9-3

1. Biologia Molecular. 2. Biologia Celular. I. Hib, José
000 611.018 1

Biología Celular y Molecular ha sido traducido al Inglés.
portugués, italiano ruso, polaco, húngaro, Japonés y chino

Primera edición publicada en 1946
Decimoquinta edición publicada en 2005
Decimosexta esición publicada en 2012
-Reimpresa en 2016

Diseño: Estudio Clreo / Alejandro F. Demarini
Infogclareo.net

Imagen de cublena: Estructura celular de Sebastian Kaulzkl

Editorial Promed
© Hipocrático SA.
Todos los derechos reservados

Junin 925 - (1113)
Buenos Aire, Argentina.

(00 54 13) 4962-7814
[email protected]
ww ipocratico-sa.comar

Hecho el depésito que marca la ley 11.723
Impreso en Argentina

Este lbro se terminó de imprimir en los talleres de Latingráfica SRL en junio de 2016

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Quen concretos froepss probe, ei ckumene en u proc e ero apro
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7. Prefacio

Ll profesor Eduardo D. P. De Roberts (1913-1988) ocupa un lugar
destacado en la historia de la investigación científica y de la enseñanza
de la biología celular. Su aporte más notable como investigador fue la
identificación y el aislamiento de las vesículas sinápticas, lo cual abrió
el camino para comprender los mecanismos básicos de la neurotransmi-
sión. La dedicación alas arcas científicas no le impidió render su voca-
ción docente, plasmado principalmente en la creación de un texte que
innové la forma de enseñar la biologfa celular en el mundo entero. Así
en 1946, junto con cl bioquímico Wiktor Nowinski y el genetista
Francisco A. Saez, escribió un libro sobre la morfología y lus funciones
de la célula estas últimas may poco conocidas en aquel tiempo-, que
fue de avanzada en comparación con los textos exclusivamente morfo-
Tógicos que existían hasta ese momento, Se llamó Citología General, fue
traducido a ocho idiomas y puede afirmarse que cs el precursor de la
forma moderna de la enschanza de la materia, Las siguientes son algu-
mas opiniones del autor, escogidas del profacio de la primera odición:
“En su aspecto morfológico la Citología moderna ha ido más lá de la
simple descripción de las estructuras visibles al microscopio y, median
tela aplicación de nuevos métodos, ha comenzado cl análisis de la orga-
nización submicroscópica, o sea de la arquitectura de las moléculas y
micelas que componen la materia viviente, En su aspecto funcional, ha
superado la etapa puramente descriptiva de los cambios fiviológicos para
buscas su razón de ser en os procesos físico-químicos y metabólicos del
úprotoplasma" .Como se ve, desde el principio sustents el concepto de que
las formas y las funciones de las estructuras subcelulares son dos fecetas
de un mismo fenómeno y que ambas se integran a nivel molecular.

Fl incesante progreso en el conocimiento de los mecanismos celula-
es obligó a modificar el tíalo del libro en más de una oportunidad. À
partir de 1965 pasó a denominarse Biología Celular Ln la edición de
1980 -ya con el profesor De Roberts (h.) como cosutor- adquirió el
nombre de Biología Celular y Molecular. Después de la desaparición
física de su creador, en la edición de 1996 decidimos que el nombre del
profesor De Robertis quedara integrado al titulo del libro, y enla edición
actual estimamos que sería más justo que lo precediera.

8. Nos hemos inclinado por no describir aquí en detalle los cambios
que trae esta cdición, tanto cn las secciones revisadas y actualizadas
como en la calidad editorial lector podrá apreciarlos con sólo hojear
sus páginas. Simplemente queremos advertir que por razones didácticas
el capítulo “Método de estudio en biología celular” ha sido trasladado,
al final del Libro, y que el citoso los peroxisomas y la muerte celular se
describen en capítulos independientes, Además, las subestructuras de la
célula vegetal -con cxcepción de los cloroplastos, que se analizan en un
capítulo separado- se describen con sus similares dela célula animal en
las últimas páginas de los respectivos capítulos.

La preparación de un libro de esta envergadura requiere la colabora-
ción de muchas personas, a quienes les manifestamos nuestra gratitud
{Una mención especial merece la licenciada Ana Demarini que tuvo a su
cargo la corrección de los textos, Otra va diigida al diseñador gráfico
Alejandro F. Demartini, a cuya pericia y creatividad se deben ia elabora-
ción de la mayor parte de ls ilustraciones, el perfeccionamiento de oras
y la composición y el armado de las páginas. También debemos mencio-
ar a lo directivos de la Editoral Promed por el interés y el apoyo brin
dados en publicar con sus mejores recursos esta meva edición

Nuestro mayor anhclo es que De Roberts ~ Biología Celular y Mole-
cular avxilic la labor delos docertes y acompañe a los estudiantes que seu
dan a su lectora.

LOS AUTORES

9. Indice

LTA CELULA.
Tntroducción. zl
Niveles de organización 2
Caracersicnsgeneraes de ls lus 4
Célula procariotas 25
Células eucariotas 8

COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CELULA
Introducción … a
Agua y minerales 2
Acidos nuleico „u. 3
Hidratos de carbon 00 27
14000 ' E
Proteins DES E
Enzimas oo 40
Il origen de ls células 4
MEMBRANAS CELULARES. Permeabilidad de las membranas
Actividades de las membranas u. 48
Estructura de las membranas 4
Composición química delas membranas - 50
Permeabilidad de as membranas celulzcs 57
Ta membrana plasmatic yla pared de la 0611 vegetal 的
crrosoL
Componentes
Inclusiones
Ribosomas
CChaperonas
Proteasomas

CITOESQUELETO. Forma y motilidad.

Componentes - の

lamentos intermedios = 2.80
Mieronibulos u = 2
COS nn ss
Centrosoma ~ = en)
Cuerpos basales y centrioles ER
Filumentos de act sano ar
Motilidad celular nun の
Miceovellosidades に in
Contractlidad muscular - 104

で roweiao del eitroito 0 0

10. X = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

6. UNION DE LAS CELULAS ENTRE SI Y CON LA MATRIZ

EXTRACELULAR
Matriz extracelular us
Uniones de las células con la matriz extracellar 116
Uniones transitorias entre as células 5 7

Uniones stables entre ls celulas

' 119
Las conexiones ene las células vegelles un

7. SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS. Digestión y sere

‘Componentes ーー ns
Reel endoplasmico = 126
Complejo de Golgi de 128
Funciones dl ‘ul npn y del compo de Gol ESR)
¡Secreción celular. Exocilosis ' 123
Endosomas. Fndoctosi “146
Lisosomas. Digestion celular “ist
Veseulas transportadoras 154
Cavéolas = Ds
El sistema de endomembranas en la cólula vegetal 162

8. MITOCONDRIAS. Energia celular 1
Procesos bioenergéticos 。 165

Descripción general y estructura de las mitocondrias am
Funciones de las mitocondrss 173
Mitocondris de las cul dein grasa pardo 10
Reproducción de as mitocondrias … 181
ADN mitocondril 2 182
Probable origen de las mitocondrias . 185

9. CLOROPLASTOS. Energía celular IL
Tipos de psd 187
Essuctur de los cloropasts -. 199,
Fo 150
Biogéncsis 8 los cloreplasion 197

10. PEROXISOMAS. Destoxificación celular
‘Contenido de los peroxisomas 199
Funciones 200
Reproducción 201
Los peroxisomas en ls cálals vegeales 201

11. COMUNICACION INTERCELLULAR Y TRANSMISION
INTRACELULAR DE SEÑALES
Formas de comunicación entre las 06115
Induccioncs celulares mediadas por receptores ciosólcos ..
Tnduociones celulares medidas por receptores localizados en i

membrana plasmática st
Receptores membranosos que adquieren actividad enzimática o que

BCVA ENS ann 209
Receptores membranosos acoplados à proteinas © 時]

12. NUCLEO CELULAR
Descripción general
Envoltura nuclear
Cromosomus

2

11. Wore XI
mm 2
Carp 239
13. GENES
Tomdaccitn 248
CCdigo genético 247
Composición delos gunos 219
14. TRANSCRIPCION DEL ADN
Delinicia .. 254
‘Transerpein de os genes de los ARN mensajeros 257
Regulación de los genes que codifican ARN mensajeros ーー
“Tranvenpcin degen del ARN rbosómico 458, 267
*raascrigción del gen el ARN ribosómico 5S 269
"Transcripción delos genes delos ARN de transferencia 209
*ranserpción de los genes de los ARN pequeños … 3
“Transcipeign delos gene dl ARM is dl ARM y delos MARN 270
*ransempción de os genes en las elas roi ee m
15. PROCESAMIENTO DEL ARN
Proessmieto de los ARN mensajeros am
Regulación del procesamiento delos ARN mensajeros sus smear 거
Procesamiento del ARN rbocómico 455 an
Nucléolo ne SET]
Procesamiento del ARN Hdi 38 286
Procesamiento de los ARN de wanferend 286
Procesamiento de los ARN PEQUEÑOS snc 286
Procesamiento del ARN ist del ARNt y de los mia 207
16 TRADUCCION DEL ARN, Std rt
Descripción general y código genético 290
tipos de ARN de transferencia 291
‘AminoacilARN¢sinteusa ee |
| Ribonomas .. 295
Las capas dela Sinai proeica 208
Kegulción dela traducción de ls ARN monsajero y dela
degradación de Ins rotons 383
17. REPLICACION DEL ADN. Mutación y reparación
‘Replicacion det ADN, Descripción general 30
Origenes de replicación... 312
Replcacin continua y discontinua. 314
Keplicación del ADN en los eltern 318
Fences dis pisos y la ia 321
Matació del ADN nn 324
Reparación del ADN - 326
*ransposició de secuencias de ADN 329
18. MITOSTS, Control del ciclo celular
Ciclo ella - a
| Descripción general y Tan dela mios 333
Centrosomas ーー ニー = Se |
Cinctacoros 338
WNW 30
Chocinesis 3

12. II m BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

La mitosis en las células vegetles 。 .342
Control dl ciclo celular u 4
Protooncogenes, oncogenes y genes supresores de TUMORS nun 349

19. MEIOSIS. Fecundación
‘Meiosis y reproducción sexual ー 354
Diferencias entre la mois y la meiosis 355
Descripción general de la meiosis 357
Fases dela meiosis = 357
CConsccuenciasgenétcas de la meiosis 366
ecundaciéôn 370
ases de I fecundación an
La metosis em las células vegctlos yla reproducción de ls plantas 37

20, CITOGENETICA
Toy de la herencia mendeliana 379
Aherrciones cromosómicas. 384
Aberracions cromosómicas en la espec humana 387
Papel desempeñado por los cromocomas en la evolución 390

21. DIFERENCIACION CELULAR
“Características generales
Interacciones nuclcocioplasmáics
Determinantes elteplasmfticos cn.
Valores posicionales de las células embrionarias
Establecimiento del plan corpora
Fenómenos inductivo un
Derivaciones del estudio del desarollo de la rana Xenopus laevis
Establecimiento del plan corporal en la mosca Drosophila melanogaster ……

nes responsables dela formación del plan corporal

22. MUERTE CELULAR
"Definición y características generals nun
Apoptosis por supresión de fatore tróicos =
‘Apoptosis por activación de receptores especificos ..
‘Apoptosis debida a mutaciones en el ADN

23. METODOS DE ESTUDIO EN BIOLOGIA CELULAR

‘Microscopin óptica 서애
Mictoscopia electrónica. 425
Estudio de lus oólulas vivas z EL
Cioquimica ……。 - 32
Tnmunocitoquímica 434
Radioautogratia 434
Fraccionamiento clar y molecular 436
Análisis molecular del ADN © ingeniería genética 9
“Análisis de ls funciones de los genes 4

INDICE ALFABETICO 455

13. | La célula 1

INTRODUCCION

1-1. Las células son las unidades con que se construyen
los organismos vivos

El estudio del universo biológico nos muestra que la evolución produjo
na inmensa diversidad de formas viviente, Existen alrededor de cuatro
ones de especies de animales, vegetales, protozoos y bacterias, cuyos com
portamientos, morfologías y Funciones difieren entre sí. Sin embargo, a nivel
‘molecular y celular estas entidades vivientes presentan un único plan macs-
¡so de organización. El campo de la biología celular y molecular es, precisa-
‘mente, el studio de ese plan de organización unficad en otras palabras, es
«análisis de las moléculas y de los componentes celulares con los que se
construyen todas las formas de vida.

La ol cs la unidad estructural y funcional fundamental delos seres vi
vos, sí como el átomo es la unidad fundamental de ls estructuras químicas
Si por algún medio se destruye la organización celular, la Función de a clu-
10 también se aera

Los estudios bioquímicos demostraron que la materia viviente est com-
puesta por los mismos elementos que constituyen el mundo inorgánico, aun-
que con diferencias en su organización. En el mundo inanimado existe una
| tendencia comimu hacia el equilibrio termodinámico, en el curso de la cual

se producen transformaciones coningentes entre la energía y la materia. En
cambio, en los organismos vivos existe un manifiesto ordenamiento en las
transformaciones químicas, de modo que las estructuras y las funciones bios
lógicas no se alteran.

Encl capitulo 23 se describen ordenadamente los métodos de estudio que
proporcionaron los conocimientos esenciales sobre la estructura íntime de
las céllas y permitieron descubrir a organización subcelula hasta un nivel
molecular,

El presente capítulo tiene como abjtivos principales ofrecer una itr:
¿ducción para el estudio de a estructura y as funciones de la elu y presen
‘ar La nomenclutara de los componentes celulares, Después de mencionar los
niveles de organización concernientes ala biología, se decrbirá a organiza
cin estructural delos procariotas y los eucariotas — ls dos tipos principa
les de organismos vivietes— y se señalarán sus semejanzas y diferencias
También introducirá al Jctor en los procesos generals dela divisiones mi
ética y meiótica de as células

|

14. 2 moLoma CELULAR Y MOLECULAR

Mediante la ateta lectura de este capitulo se obtendrá una perspectiva
¡global de I ecu que servirá de base par el aprendizaje del material pee
sentado en el resto del libro,

NIVELES DE ORGANIZACION

1-2, Niveles de organización en biología celular y poder resolutivo
‘de los instrumentos utilizados.
Los modernos estudios dela materia viviente demuestran que as manifes-
2 taciones vitales del organismo resultan de una serie de niveles de organiza:
y ción integrados. El concepto de niveles de organización implica que en el
univers entero tanto en el mundo inerte como en el viviente, hay diversos
niveles de complejidad, de manera que las leyes 0 reglas que se cumplen en
un nivel pueden no manifestarse en 0005.

La tabla 1-1 muestra ls límites que separan el estudio delos sistemas bio-
lógicos en diferentes niveles, Los límites están impuestos atficilmente por
cl poder de resolución de los instramentos utilizados. Fl ojo humano sólo
puede resolver (discriminar) dos puntos separados por más de 0,1 mm (100
um). La mayoría de ls céluls son mucho més pequeñas y para estudirlas

‘onan 6 ra
Lint doo humano ——» — 100 ym
ee

Fig. 11. Pca aps de as
erties mention. Cada Lite det méroscopt pico >.
Sse pial ro un mr

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‘os, Is 50810. iS Is Lime de meroscpe alert —>
rolas y ls as

15. Tabla 1
Dimensión Roma eo ~

amas de la morfología

sacs 3

301 mm Anatomía oe ‘jp eme simple
im 90080 Teen is po de motos dés
1002 um ut 6008 Vas ps de microscopios ds

atmm Modolgin mime Components cela 。 Microsopineletinica

clam ㆍ Fame moles y atómica — Posióndelos tomos 。 Difaccén de rayos X

se necesita el poder de resolución del microscopio óptico (02 pan). La mayor
parc de las subestructuras celulares son más pequeñas an y requieren a re
solución del microscopio electrónico (cap. 23-11). Con est insramento se
puedo obtener información de subestructras que miden entre 0.4 y 200 nm,
lo cual amplía el campo de observación hata el mundo delas macromoléca:
las. Los resultados logrados mediante la aplicación dela microscopiaelecró
ica han transformado el campo de la citología en un grado tal que gran par
te de ete libro eut dedicado al estudio de os conocimientos obtenidos con
est técnica. Por otra part, ls estudios de la configuración molecular de las
proteins, os ácidos nuceicos y otos complejos moleculares de gran tama-
180 —inclidos algunos virus se ealizan mediante el análisis de las mues»
ras por difracción de rayos X,

En la figura 1-1 se indican, en escala logarlım
lus eucariotas, ls bacterias, ls virus y las moléculas, y se los compara con
las longitudes de onda de ls radizeiones y con los límites de resolución del
ojo humano, del microscopio óptico y del microscopio lecrónico, Puede ad
venirse que el microscopio Óptico permite un aumento de 500 veces con ese
pect a la resolución del ojo, y el microscopio cletrónco un aumento 500
veces mayor que el microscopio 00060.

En la abla 1-2 se presentan las relaciones generales entre as dimensiones
lineales y los pesos que se manejan en el andlisis químico de la materia vi
viene. Es esencial Familiriars con estas relaciones paa cl estudio de la
Biología molecular de a célula, El peso de los componentes celulares se exr
presa en plengramos (1 pg = 1 dues decir, 10 9) y el de as moléculas
en dalton. Un dalton (Da) es equivalente al poso de un aomo de hidrógeno,
Peto a menudo se uilia el málplo Aiodalton (1 kDa = 1.000 Da). Por
«ejemplo, una molécula de agua pesa 18 Da y una de hemoglobina 64.5 kDa,

os tamaños de es 06:

“Tabla 1-2, Relaciones entre las dimensiones lineales y ls pesos
Dimensión incl 700 00

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190 Time 10° Miron

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16. 4 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

Tabla 1-2. Clasificación de las células y los organismos. y orgar

Ci Roo

Pocas

CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CELULAS
に

. Existen células procariotas y eélulas eucariotas

Al comienzo del capítulo dijimos que la vida se maniicta en millones de
especies diferetes que poscen comportamientos, forms y funciones propias
Las especies se ordenan cn grupos de organismos cada ver más amplios
—góneros, familias, rdenes— hasta llegar al nivel delos reinos clásicos: ve
geil y animal. Una de las clasificaciones més usades propone la division en
cinco reinos: móneras, pots hongos, vegetales y animales, con sus corres
pondientes subdivisiones (tabla 1-3)

Este cuadro puede simplificrs ise examinan ls distintas formas vivien-
Les a nivel celular, As, posible clasificar a las células en dos categorías re
«oncciles: procariotas y eucariotas, En la tabla 1-3 se aprecia que única:
mente ls móneras (es decir, las bacterias y ls algas azules) son elols pro-
carots, mientras que todos los demás reinos está integrados por organismos
«compuestos por células eucariotas

La principal diferencia entre ambos tipos celulares e que ls procariotas no
poseen envoltura nuclear. El cromosoma de Is procariotas ocupa un espacio
¿entro dela célula denominado nukieoide yse hall en contacto directo con el
esto del prooplasma. En cambio, las células eucariotas poseen un nücle ver
<dadero con una complicada envoltura nuclear. través de la cual tienen lugar
los intercambios mucleocioplasmáicos, En la abla 1-4 se establece la compe
vación ente la organización estrecturl de los procariotas yde los cucariotas,
70 cua ilustra ls diferencias y ls semejanzas entre los dos tios celulares

Desde el punto de vista evolutivo, se considera que los procarots son ane
tecesores delos cuuriras, Los fósiles que datan de tes mil millones de años
se manifiestan nicummente como procariotas, en tato que los eucariotas apa
recieron probablemente hace mil millones de años. A posar delas diferencias
entre los procariotas y los eucariotas, existen grandes semejanzas en su orga:
nización molecular y en su funciones. Por ejemplo, ambos tipos de rgans-
‘mos utilizan un mismo código gendáco y una maquinaria Similar para sini
Far proteínas.

1-4, Existen organismos autötrofos
es heterötrofos
Orgunimmoerepesnatvos | El sl constituye la fuente original
de energía para os organismos vivos.
La energía incluida en los fotones es
“tapada porel pigmento llamado clomo-
— que se encuentra en Is cloroplas-
tos delos vegetales verdes~ y o acu
pre mula en forma de energía química en
Ales verdes los diferentes alimentos. consumidos
ms por os organismos,
Al pura Las células y los organismos phuriee-
Brot flares pueden agruparse en dos clases
vn Principalessegin el mecanismo que ut
に zan para exter energía para su propio

Als aos
100

17. metabo. Los que prtencen aa primer clas de
tomizadorauttrofos (or dnph ns vegas er.

Ses) 000 e proceso de oor pra rm

CO; y MO ea its de catono simples, a pair delos ao
als pueden producir moléculas mis compe os per

tenecentes 010 segunda clase — llamados heteótols

Borsjenplo os animales) bienen ener de hir

¿ros de 05010, ls grasas y ls proteinas 10100

poc locogaismos autos La energía contenida en cs 1
tas moléculas ricas e er modianie la combusión |

下 Aceuota 四

10, amos (Gt por nació) porn poe \ es

o que se denomina respiración aeróbica. La liberación

por Js organismos heteróofos del H,O y CO, generados >

or est proceso completa el ciclo energtcn (fig. 1-2),

Fstosciclos energéticos e han mantenido relacionados entre sí ao largo de
la evolución, Ente los procariotas existe algunas especies autótrofas y otras
Eterówofas Los vegrales (con excepciones) son aurGrofos, mientras que los
animales y los hongos son heteróroos.

1-5. Organización general delas céluas procariotas

Bacterias. Si bien este libro está dedicado a ls élulas eucariotas delos
organismos más complejos, gran parte del conocimiento sobre la biología ce
lular proviene de estudios cfecuados en virus y bacterias. Una célula brete
riara como la de Escherichia coli presenta la ventaja de su fácil culivo a
37°C en soluciones acuosas de iones inorgánicos, glucosa, aminoácidos y nu
leidos, donde duplica su masa y se

divide en aproximadamente 20 minutos.
Dede señalarse que la Escherichia col

Pertenece ala clase de bacterias que no oe

se colorean con el método de tinción de
sarolldo por el microbiólogo H. €.
Gram, de ahf que se las conoce como.
buterias grammegativas

“Tanto la micrografía como el esque-
mu de la figura 1-3 muestran que la

vor lear Awe

Cromos Union

ADN Desnudo

Noelle me

ig. 12. Faquena del ciclo
ela era ev ln cols
ts 10004 y
Den

Tabla 1-4 Organización celular en procariotas y eucariotas

Pese

Combinado
on eins

Mati

membrana plasmática de esas bacterias | Divisio Fin nara Mioss 0 meiosis

es rodeeda por una pared celular, |
val sirve de protección mecánica, es ri
sida y consta de dos capas: una interior
de peptidolicano y ota conocida come
‘membrana externa. Obsérvese que am
bas están separadas por el espacio peri
plasmático. EI peptidogicano es una
macromoléculacontnux compuesta por
carbohidratos inusuales unidos por pép-
¡idos coros, En cambio, la membrana
extern cs una bicapa de lipoproteínas y
Tipopolisaedridos similar en estrctura a

Riese 755 (SOS +308) 05 (US + 4)
Endomendrams Am pets
Mini Auer Ponts
Can As Pres en
‘as ets
Pad cellar No celica. Collin
ts vegas
Exociossyembitnis Austen Precis
ER sete Paste

* Sta stag ett. q ne ei

18. 6 = moLOGUA CHAN AR Y MOLECULAR

Fig 13. A. Micra ce.
rien de um Échec
fol que mues, or ota de
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fs des pc cells de a

anus ne ado ens de
Lama ve ou pe deb
men pai

roman mia

js membrana plasmática. Uno de los complejos procicos presents en la
membrana extern leva el nombre de porina debido a que forma un canal
transmembranoso que permi ls libre difusión de los soluos.

La membrana plasmática es una estructura ipoprotica que sirve de ba
tera para los elementos presentes en el medio cireundante. Esta membrana,
al controlar la entrada y salida delos soluts, contribuye al establecimiento
de un medio perfectamente regulado en el protoplasma de la bacteria. Es
“porno señalar ahora que cn los procariotas los complejos proteicos dela
cadena respiratoria (cap. 8-11) y los foLosistemas uiizados en la fotosíntesis
(cap.9-8) se localizan en la membrana plasmática.

En el protoplasma se eneuentran particules de 25 am de diámetro, deno-
minadas ribosomas, compuestas por cido ribomuciico (ARN) y proteínas
poseen una subunidad grande y otra pequeña. Los ribosomas se hllan ag,
dos en poliribosomes y en ellos ene lugar la síntesis prozeca. Además, el
protoplasma conticns agua, iones, trs tipos de ARN, proteínas estuctura»
les y ensimáticas, diversas moléculas pequeñas, eictera,

El cromosom bacteriano es una molécula circular única de ADN desnu-
do, plegado aprotadamento dentro dl nueleoide el cual, visto con el mistos-
opio electónico. se observa como la región más clara el protoplasma (ig
1-3). Es important advenir que cl ADN de le Escherichia col, que posee
vna longitud aproximada de 10° nm (1 mm), contiene información genética
para codificar entre 2.000 y 3.000 proteínas distintas，

El cromosoma de los procariotss se halla unido ala membrana plasmái
«a, Se cre que esta icin contibuyo a la separación de los dos cromoso:
mas hijos después dela replicación del ADN. Tal separación se produciría al
cer la membrana plasmática interpuesta entre ambos cromosomas,

19. Además del cromosoma, algunas bacterias contienen un ADN pequeño,
— también cieular— denominado plásmido. El plásmido puede conferir la
esta bacteriana resistencia a uno o varios antibióticos. Mediante el uso de
nicas de ingenirfa genética (cap. 23-35) es posible aislar los plásmidos,
inserares frugmentos específicos de ADN (genes) y luego tasplanarlos a
cas bacteria.

La mayoría dels ll procritas son pequeñas (miden entre 1 y 10 yan),
pero algunas pueden alcanzar un diámtro de hasta 60 um. Fee los orEani
mos vivos que poseen la masa más pequeña, los que mejor se adoptan para
su estudio son 1 pequeñas bacterias llamadas micoplasmas, las cuales pro
¿tus enfermedades infecciosas en diferentes animals yen el hombre y pue
don ser cultivadas in io como cualquir otra bacteria. Esos agentes tienen
un díámero de 0,1 a 0,25 pm, como el de algunos virus grandes, Su impor.
tancia biológica radican que posoen una masa mil veces menor que el lama
fo promedio de una acteria y un millón de veces menor que el de una cl
In excariota,

Virus. Los virus o son considerados células verdaderas. Aunque patici-
pan de algunas propiedades celulares —como la autoreproducción, a here:
cia yla mutación génica, dependen de células huéspedes (procariotas 0 eu
(arts) para ponerlas de manificsto. Fuera dela céula huésped los virus son
metabélicament inertes y hasta pueden crstalizarse; se activan (es decir se
reproducen) cuando ingresan en una célula,

Los virus fueron reconocidos por su propiedad de aravesa los poros de
un 110 de porcelana (de ahí su denominación original de virus fiables) y
por los cambios patológicos que producen en la célula, El 00060 delos vi
us varía entre 30 y 300 nm y su estructura muestra diferentes grados de com.
plejidad. Muchos presenta simetría icosaédrica (fig. 1.4): ésta deriva del
modo como se combinan entre sf ciertas unidados protcicas llamadas capsó»
meros, que forman la envoltur del vias, o cápside,

De acuerdo con el ipo de ácido muciico que poseen, existen dos tipos de
virus: 1) ls retrovirus, que contienen ARN (por ejemplo, cl virus del sid), y
2) ls virus bacterianos o Bacteriófagos, que contienen ADN.

Los virus relican sus genes para reproducirse, También los transcriben
(cn ARN mensajeros), pero dependen de la maquinaria biosinéticade la cé-
lula huésped (es deci, ribosomas, ARN de transferencia,
ndimas, aminoácidos, 010.) para simeiza sus proteínas
(por ejemplo, los capsémeros).

Los virus son producidos por un proceso de agregación
a lo cual significa que sus componentes
son sintetizados eparadamente en diferentes lugares de la
«ula huésped y luego reunidos de manera coordinada en
tz pate de ela

Los virus que usan a elas bacterianas como huéspe-
des se llaman bacteiófagos, EI ADN se localiza en Inc
11002 del bacteriófago y es inyectado en la bacteria por

clio de una cola que se adhiere a la pared de la célula
huésped y seta como una jeringa. Los procesos ler
res en a buctera son muy rápidos y comienzan con Ia hi-
lisis encimátca de su ADN. Los nucleótidos resultan-

1 LACELULA m7

FL Mgr ds
Fame El 9000 90 re
an Ol sins y at
eons en ear) hero
a dele cpa

20. 8 BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

Fhe LS. Echeih coin
16000 por un cene0so
ee on figura 13
‘econ. Seabee ale
ns rios del accio
‘crop pred cellar
cha despat el ings
SS ADN. nulo mom
Se ac ape peta
Ge aes. (Care de 트
Menges M We y E Ke
ee)

Lex so nttzados par sintizar el ADN de os msevosbateifagos. À Par
tiro ete ADN se sintetizan os ARN mensajeros y ls proteínas estructu»
rales de os vias Finalmente, se reinen todos estos componentes y se ar-
man ls bactriófagos madoros dentro dela bacteria infectada, Como seve
En a figura 1-5, después de haber sido infectada por un buctorióago, la Es-
cherihia 001 Spare repleta de virus y pronta a romper para dejarlos
nuevos hucterilaos en bed

‘Cuando se mmm de virus que int

à céllas eucariotas, 01 proceso ex
más complejo. Así, el ADN 0 el ARN del virus se replica en el núclco dela
lula huésped y las proteínas virales se siatetizan en os ribosomas citoplas-
míticos. Luego, los nuevos componentes viales se combinan entre si en el
interior dela célula

Para concluir e estudio de ls virus, comparémoslos con las células ver
(Anders, Estas poseen: 1) un programa genético específico que permite I for.
mación de nuevas células similares a las predecesora; 2) una membrana
plasmática que regula los intercambios entre el interior y el exterior de la cé
Tula; 3) una estructura que atrapa la energía delos alimentos, 4) una magui
aria que sinetza proteínas.

Como vimos, los virus poscen sólo la primera de estas facultades y cre
‘cen de ls demás. Por este motivo no son considerados como células verda»
eras, pesar de contener los patrones genéticos para codificar sus proteínas
y reproduce.

1

Organización general delas células eucariotas

Una vez estadiada lu organización delas célula proasioas es convenien-
Le volvera observar la tabla 1-4, cn a que están resumidas las principales d
ferencias con las célula cucariors. Si se compara la organización de la
cherichia oli. 1-3) con a de una cóula animal (Hg. 1-6) 0 la de una et
Tula vegetal fig, 1-7) lm la atenciô la complejidad de estas limas.

En la célula eucariota en interfse, el núcleo constituye un compar
miento separado, limitado por la envoltura nuclear. Otro compartimiento es
vá representado por el citoplasma, el cual se hall rodeado por la membra-
na plasmática, que a menudo muestra diferenciaciones. Cada uno de estos

21. > ja or-
as Faces ns ap de cs

lad morfológica entre las células

| mut 0000 i 베 |

22. 10 = MOLOGIA CAR Y mon ices ne

‘Sacra la ge
fa iain, cn sus para
Tes components

tale, poseen una conformación bastnt estable, La forma de una célula de
pende de sus adaptaciones funcionales, del ctoesqueleto presente en su cito
plasma, dela acción mecánica ejercida por las células adyacentes y de a i=
sidez dela membrana plasmática,

ta delas llas oscila dentro de amplios límite, Si bien gunas ee
"ula pueden observarse à simple viste, a mayoría es visible Únicamente con el
microscopio, puesto que tenen unos pocos mirómetos de diámetro (fig. 1-1).

Fl volumen dela célula es bastante constate en los distintos tipos cells»
res y es independiente del tamaño del organismo, Por ejemplo, la células del
riñón o del hígado tienen casi cl mismo tamaño cn el elefante > en la rat. Así,
Ja masa de un Órgano depende del número, no del volumen delas células

1-8. La membrana plasmática separa el contenido de la célula
del medio externo

La estructura que separa el contenido de lu lua de medio exteno es le
membrana plasmática, Se trata de una delgada película de 6 à 10 nm des

23. peser, compuests por una bicapa Lidia continua proteins intercaladas o
adheridasa su superficie

La membrane plasmatica sóo puede vers con el microscopio kern
que revela sus numerosas difrenciaciones y os dhtnos pos de estruc
toas que unen alas fils ene fo que las conectan concertos camponen-
tes dela matriz traceur (ig. 1-6.

La membrana plasmática controle de manera electiva el pasaje de solu-
tos. Además, promueve el ingreso Iasi de mactomolécalas mediante
procesos amados endociosis y xocitsis, respectivamente (aba 1-5. En
las colas anales la membran plesmáic 56010 poseer abundantes hidra
tos de cusboño (ig. 3-13) mientras que en ls cé vegetales u super
«sd cubier por una segunda envoltura de groso relativamente sable, de
ominada pared celular (ig. 17)

1-8. La célua se halla dividida en numerosos compartimientos

El microscopio electrónico revela que la célula se halla dividida en mume-
osos compartimientos rodcudos por membranas propias, excepto el cool,
que está envuelto por la membrana plasmática, Debe agregarse que ese asom
rose contenido de membranas no impide que entre los disimos compart
mientos evista un amplia interconexión funcional.

Fn las próximas secciones se analizarán ls características principles del
sol (1-10) y delos compurtimientos que poseen membranas propias, que
son os que inegran e sistema de endomembranas (1-1), las mitocondrias (1-12).
los plésidos (1-12. los peroxisomas (1-13) y el núcleo (1-14 y 1-15),

Tabla 1-5. Organización general de 1a cua eucariot
Principle componen Sbcomnentes Función prnl
Membrana cellar Pac cet rts

Cubierta sae Interacciones celulares
Membrana pasea Pombliad cs
‘ead
Nico umso Infomacin erica
Noe ao
Gi Ent cubes haste
Rowme Sines rece
ee lets memdo 10
Micros 10008 y vid
meted tna Ken
Fun mobs Conroe sles line Movida ar
0 pa
ems Reto endoso Sin y pmoesamiene
ies Complejo e Gls pin y lichen

| arendomentranss Fnieommey 0900 Die

Oum organos coadii Seis de ATP
Chess 0904

Peat NR

rotacion 11

24. 12 = motoowem

1-10. El ctosol es el medio interno de la célula

Debido a que ocupa los espacios intepuestos entre los demás compar
mientos, el citsol (o matri citoplasmática) ha sido definido como el medio
interno de la cul En & se localizan muchos componentes citoplasmáticos
esenciales -como los ribosomas, los proteasomas, ete y un sinnúmero de
enzimas y otras clases de moléculas que partcipan en diversas wacciones
metabólicas.

“Además, disribuios por todo el ctool se observan tes tipos de filsmen-
os —los de sein, lo intermedios y los microtibulos-, los cuales componen
‘una espec de citoesqueeto que determina la forma de cada variedad celula.
Con In ayuda de distinas clases de proteínas accesuras, esos mismos Fils“
‘ments participan también en otras imporamies funciones celulares,

Los filamentos de actina miden 8 nm de diámerro (fi. 1-9). Ente sus
funciones más salientes se halla lade conferir motilidad ls células

Los filamentos intermedios, de 10 nm de diámetro, están formados por
proteínas fibrosis y tenen principalmente un papel mecánico.

Los microtübulos son estructuras tubulares rígidas de unos 25 nm de
diémetro (fig. 1-9). Nacen de una estructura llamada centrosoma, cn la
que se len los centiolos. Junto con los filamentos de actina tienen a su
cargo el desplazamiento de los organvides por el citoplasma. Además, los
microtúbulos componer las fibras del huso mitico durante la división
celular.

Los centríolos son estructuras cilíndricas que miden aproximadamente
92 ym por 0,4 hm y sus paredes están formadas por micronübulos. En ge-
era son dobles y sus dos unidades están dispuesta perpendicularmente. Si

Fig. 1.8 Algnos de os ipos bien se encuentran en los centrosomas, no intevienen en la formación de los
hos que se ent microróbulos (ls células vegetales carecen de centrolos y los microtubules

Eve is les ge Igualmente se forman). Durante la mitosis los cenrilos migran hacia los

polos de la célula.

25. 1 taceora m 13

Fig. 19. Micograia electrónica
ns ata eats Se ober
an de haces de lamentos de
tin 140). va ean mo de
selon CA y eses css
mana (Cart de Re
Powe)

1-11. El sistema de endomembranas abarca el complejo de Golgi,
el reticulo endoplasmätico, los endosomas y los fisosomas.

La figura 1-6 ilusa la continvidad y ls interconexiones funcionales de
los distintos componentes del sistema de endomembranas cn cl citoplasma,

El retículo endoplasmático constituye ls parte más extensa del
de endomembranas (ig. 1-6 y 1-10). Est compuesto por sucos aplanados
y tóbulos. La superficie externa del retículo endoplasmático rugoso se ha
Ita cubicra por ribosomas, los culos simerizan las proteínas destinadas al
sistema de endomembrenas y a la membrana plasmática, El retículo endo-
plasmático liso se continäa con el rugoso e interviene en la síntesis de dí
versus moléculas, Del retículo endoplasmético deriva la envoltura nu
clear, compuesta por dos membranas concéntrcas. Esta se unen entres
nivel delos poros nucleares, que son orificios que permien el puso de mo
léculas cmo el nee y el eitosol. La membrana nuclear interna se halla en
contacto con los cromosomas, mientras que la externa suelo estar cubierta
por ribosomas.

El complejo de Golgi ess formado por ils de sacos spianados, wibulos
y vesículas (igs 16 y 1-10) En él e procesan moléculas provenientes del
retículo endoplasmátic, las cuales son luego incorporadas a endosomas ©
son liberadas sccretadas) fuera dela célula por exoctosis

Los endosomas son organoides destinados a recibir enzimas hidrolíicas
provenientes del complejo de Golgi, sf como el material ingresado en la ee
Tula por endocitosis.

Los lisosomas son organoides polimorfos derivados de los endosonnss
(ies. 1-6 y 1-1). Al igual que Éstos conicnen las enzimas hidrolícus res-

Ponsables de I digestion delas sustancias incorporadas ala célula por endo-
|) ciosis. También degradan a las proteínas de I membrana plasmática que ya
0 se usan ya los organoides obsoltos(aurofagia)

26. 14 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLHCULAR

1-12. Las mitocondrias y ls plástidos son organoides fundamentales
para el funcionamiento celular

Las mitocondrias se encuentran prácticamente en todas ls células cuca-
otis, Son estructuras cilíndricas de alrededor de 3 um de largo por (LS um
de diámetro que poseen dos membranas, La membrana milocondril externa
st separada de la membrana interna pur el espacio intermembranoso. La
membrana interna rosea ala matriz mitocondrial y se halla plegada. Los plc
‘gues dan lugar a ls llamadas crestas mitocondrial, que invaden la matiz
(Gigs. 1-6 y 1-11). La membrana icme y lt maiz mitocondrial contienen
numerosas enzimas que intervienen en la extracción de la energía delos ali-
mentos y en su transferencia al ATP.

Las cólles vegetales poscen organoides denominados plástidos, los cun-
Les están ausentes en las células animales. Algunos, como los leucoplastos,
son iacoloros y paricipan en el almuccnamiento del almidón. Otros eontie-
‚nen pigmentos y se denominan cromoplastos; cnt los más importantes se
encuentran los cloroplastos, con un pigmento verde llamado clorofila (1
1-7) EA cloroplasto posce dos membranas, una estroms y un compartimien-
10 singular formado por sacos aplanados denominados tee, En los elo.
platos tiene lugar la fotosimess, que es el proceso mediante el cual las
plantas captan la energía dela luz y, con el «porte de HO y CO, sintetizan
diversos compuestos orgánicos que aprovechan como alimento y que sirven
para alimentar a lo organismos heterótofos

“Tano las mitocondrias como los cloroplatos contienen cromosomas circus
lares pequeños, cuyos genes forman ARNL ribosomas y unos pocos ARN ne.
cesrñios paa elaborar algunas proteínas pertenecientes a os propios organic.

1-13. Los peroxisomas tienen funciones destoxificantes

Los peroxisomas están rodeados por una sola membrana, Contienen cn
is vinculadas con la degradación del peróxido de hidrógeno (H,O,) y una
de sus funciones es proteger a la ell,

1-14, La presencia del núcleo caracteriza a la célula eucariota

Salvo excepciones, todas las céulas eucariotas poscen micleo. Lin gene-
ral, la forma del núcleo yla dela célula se hala relacionadas. Por ejemplo,
en las células esféricas, cúbics y poliéóricas el núcico suele sor esférico,
mientras que en ls clínicas y fusiformes suele ser elipsoidal,

Fn las disintas células somáticas os niklcos 86000 tamuños específicos,
‘que dependen de las proteínas contenidas en ells. Dichos tamos varían le
vemente con I actividad nuclear. En general, existe una proporción óptima.
entre el volumen del núcleo y el volumen del citoplasma; esta proporción se
conoce como relación nucleocitoplasmática.

(Cas todas las células son mononucleadas, pero existen algunas binucles
as (por ejemplo, las células hepáticas y las eailaginosas) y otras polinu-
cleadas. En los plasmodios y los sincicios 一 que constituyen grandes masas
itoplasmiticas no divididas en teriorioscellare independientes — los nd
eos pueden ser exirordinariamente numerosos, Tal es el caso de la célula
‘muscular estrada y del sincicioofoblasto placentario, que pueden contener
varios centenares de núcleos.

27. Nine 16

ig. 1.10. Merge lectura de una tua plasmic, Cora dello (Nebr compo de Gi (O, cons
‘iio por puras eras planed y ves. Alta vesículas eacern ea de muta Becher). Neder
dl comple de Gall exe un abundan valo erdplasatico mero (RER) con items Lea de materia ano fe
‘ls miis N, ch ce 4 00% 100. (De ED, De beni Pl
io deal)

28. 16 = BIOLOGIACILULAR Y MOLECULAR.

Fl crecimiento y el desarllo de los organismos vivos dependen del ere
«cimiento y la multiplicación de sus células. En los organismos unicelulares,
la división cellar implica su reproducción: por este proceso, a partir de una
célula se originan dos células hijas independientes. Por el contrario, lo orga:
nismas mulcicelulares derivan de una sola célula —el cigoto—, y a repeiida
meltphcaxiGm de Estay de sus descendientes determina el desarollo y el re-
imient corporal del individuo

La célula crece y duplica todas sus moléculas y stucturas antes de que
se produzca su división. Este proceso se repite nuevamente en las do célu-
las hijas, de modo que el volumen tol de las células descendientes es cus
Aro veces mayor que el de la célula original, y ast sucesivamente,

Las células pasan por dos períodos en el urso de sus vidas: uno de inter-
{ase (no división) y oxo de división (en e cual se producen dos células hi-
Jas). Ese ciclo se repite en cada generación celular, pero el tiempo varia con.
Siderablemenie de un tipo celular a otro, La función esencial del nücleo es
proporcionar ala célula la información genética almacenada en el ADN.

Las moléculas de ADN se duplican durante un período especial dela in:
terfase denominado fase S (por sínesis de ADN), en preparación para la di-
visión celular (ig. 18.2)

Durant la interfase la información contenida en los genes es transcripta
en diferentes clases de moléculas de ARN (mensajero, ibosómico y de rans-
{erencia), las cuales, después de pasar al citoplasma, traducen esa informa.
ción y sinttizan prot

En el nücleo inrfisico humano se reconocen as siguientes estructuras
(fig. 1-6): 1) I envoltura nuclear o carioteca, compuesta por dos membre.
as perforadas por oríicios llamados poros nucleares 2) la matriz nuclear
© nucleoplasma, que ocupa gran parte del espacio nuclear; 3) el nueléolo,
que es más grande en las células con síntesis proteica muy activa, por lo ge-
hera esférico; puede ser único o múltiple y en él se simetizan los ARN ribo-
sómicos, los cuales se asocian con numerosas proteínas para formar los nbo-
somas; 4) 46 cromosomas o fibras de cromatina; ésas se componen de
ADN y de proteins básicas amadas histonas

EL ADN y lus histonas forman estructuras granulares de unos 10 nm de
diámetro —cunocidas como nueleosomas —, que alternan con tramos de
ADN libres de histonas. La cromatina así dispuesta cs la más delgada (i.
12-10) y es capaz de enollase sobre sí misma en disinos grados. En la in-
terfase pueden vers regiones de eucromatina, donde las fibras se encuen-
‘ran menos enrollada, y regiones de heterocromatina, que representan las
partes más condensadas de fa cromatina, Durante la división celular as fibras
de cromatina se enrollan al máximo, de modo que se las puede observar con
의 microscopio óptico bajo la forma de cromosomas (del griego chróma, co-
Tor, y soma, cuerpo) (fig. 12-14)

1-15. Los núcleos de las células somáticas contienen dos juegos
de cromosomas homólogos

Los organismos pluriceularos que se reproducen sexualmente se deserro-

lan a partir de una sola célula —el cigoto o célula huevo-—, que resulta de

la unión de un ovocito con um espermatozoide durante la fecundación

29. aca m 17

fia de una dhis optica en que, ne to components, se observan ners L) el nickeo

a per in
iio ar (OX cil cl nn A nd de oigo (Ge
(Conon de KR Pine

30. 18 = MOLOGIA CHLLLAR Y MOLECULAR

Las células somáticas descendientes del cigoto contienen dos juegos idén-
ticos de cromosomas. En otras palabras, los cromosomas se presentan de a
pares. Un cromosoma de cada par es aportado por el ovocito y el 000 porel
espermatozoide

Los dos miembros de cada par de cromosomas se denominan homólogos,
y para indicar el número de cromosomas de una especie se hace referencia |
los pare de cromosomas oa los pares de homólogos. Por ejemplo, el er hu
mano posce 23 pares de cromosomas, 46 en total, Los homólogos de cada par
son prácticamente idénticos, pero los distintos pares de homólogos son dife-
entes ems,

y Para hacer referencia a la presencia de ls dos juegos de cromosomas ho
logos se utiliza la expresiôn diplide (2n) En las clas somáticas am-
Dos juegos de eromosomas se conservan durante le sucesivas divisiones ce
Iulares a lo largo del desarollo embrionario, el crecimiento corporal y el
mantenimiento de los tejidos en 10 vida posnatal.

1-16, La mitosis mantiene la continuidad y el número diploide
de los cromosomas

La estabilidad del número cromosómico es mantenida por medio de una
ase especial de división celula, denominada mitosis. En cll se generan nú.
cleos hijos con el mismo número de cromosomas; pr consiguiente, en cua
Lo à su constitución cromosómica las células ju son idéntica entr sí y a

La mitosis comprende una serie consecutiva de fases, conocidas como
profase, prometafase melafase, anafase y telofase.

Fn la aitosis cl mácleo experimenta una sere de cambios complejos. En
(re los más llamativos se encuentran la dosparición de 18 envoltura nuclear
y una mayor condensación delas fibras de cromatina, ls cuales se convir
ten en cromosomas detectable»

"Vimos que en el núcleo inerfáico los cromosomas no pueden ser indivi-
aliados porque en esa etapa de ciclo celular las fibras de cromatina se ha-
lan más desenrlladas.

En la figura 1-12 se representan dos de los 46 pares de cromosomas ho:
mólogos presentes normalmente en las células somáticas humans. Como se
vio, os cromosomas se duplican durante ja fase de I interfase, En la pro.
fase temprana cada cromosoma — compuesto por dos fibras de cromatina.
Aparece como un filamento muy delgado, Al final de la profaso convierte
en un bastón conto y compacto, dado quese enroll sus dos fibras de eroms-
ing, que pasan a llamarse cromátidas. Pasada la metafaso, en el transcurso
de la anatase ambas cromátidas se separan y cada cromátida hija 一 es decir,
cada cromosoma hio— se dirige a uno de os polos dela célula, Finalmente.
en a tolfase se forman sendos nicleos partir de los dos conjuntos de ero.
mosomas separados.

La división celula concluye con la pastición del citoplasma, conocida co-
mo ciociness.

De esta manera, las mitosis mantienen el número diploide de cromoso-
mas (2n) en el nicieo de ls células somáticas alo lugo de toda la vida del
individuo,

31. 1 LACHLULA m 19

1-17. La meiosis reduce los cromosomas 0 un número haploide

Silos gametos (óvulo y espermatozoide) fueran diploide, el cigoo resul»
tara con el doble del número diploide de cromosomas. Para cvial, las ce-
lus sexuales predecesoras de los gamelos experimentan un tipo especial de
ivisién celular denominado melois, en el que el número diploide se reduce
a un juego único o haploide (In) cn cwde gumeto formado. El cigoto resulta
1 as rucvamente diploide.

Mos 46056

< @ - ー
- 二-

ー der a ~

Fig. 1-12. Esquemas compasivo de ats ya mei de una ll iii (2) em
soma percent cade roger pra en al enojo ro pecan

oss sión seu

Sal mientas qe nl moins sroduccoal, Ls dos dives de la must dan par a conosca bape Un)
‘oc cen sf dr cromosoma. Aden, date la tios exit un tera de segment rr ls commons

32. 20 = MOLOGIA CELULARY

La división metia se cumple en los animales (cap 19-1) > ls vegotles
(cap. 19:20) que se reproducen sexualmente y tiene lgar en el curso de la ga
metogénesis (ig. 1-12). La meiosis reduce el némezo de cromosomas median-
te dos divisiones nacleares sucesivas —In primera y la segunda división mei
dado que son acompañada por una sola duplicación cromosómica,
Fn esencia, el proceso es el siguiente. En la profase de lu primera divi
sión lo cromosomas homólogos se aparcan, Puesto que ada cromosoma se
componc de dos cromátidas, forman un bivalente compuesto por cuatro cmor
mátidas (por ello se 1 ama también tt). Además, parts de lus cromd-
Kids aparcadas suelen Intercambiarse de un homólogo a ow. Este Ionömc-
/ no recibe cl nombre de recombinación genética (en inglés, crossing-over)
Fn la metafase de la misma división, ls bivalents (0 tadas) se dispo:
ren em el plano ecuatorial de la célula,
Ea la anafase cada cromosoma homólogo —con sus dos crométidas— se
dirige hacia uno delos polos opuestos.
Después de un coo período de interfase. ya en la anafase de 1 segunda
(division metia, las dos cromátidas de cada homólogo se separan de modo
que cada crométida queda localizada en uno delos euro gametos resultan-
Les. Como consecuencia, en los gametos e núcico contiene un número sim

ple (o haplide) de cromosomas (fig. 1-12).

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33. Componentes quimicos
de la célula 2

|. INTRODUCCION

2-1. Los componentes químicos de la célula se clasifican
inorgánicos y orgánicos

La estructura de I Stu es la consecuencia de una combinación de mo
\éevlas organizadas en un orden muy preciso. Aun cuando queda mucho por
aprender, se concen los principios generals de la organización molecular de
odas ls estructuras celulares, como los cromosomas, las membrazs, lo 11:
‘bosoms, ls mitocondrias, los cloroplasos, te. La biología de a ella es
inseparable de le de as moléculas; de la misma manera que las células son
Los bloques con que se cdiican los tejidos y los organismos, las moléculas
son Jos bloques con que se construyen las células.

Al principio, el estudio de la composición química de la cólula se hizo
mediante el análisis bioquímico de Órganos y tejidos enteros, como el higa-
do, el cerebro, la piel el meritema vegetal. Estos studios sólo poseen un
valor citolÓgico relative porque el material analizado está compuesto gene-
ralmente por una mezcla de diferentes tipos celulares y contiene mat
extracelular. Fn los últimos años el desarollo de nuevos métodos de estudio
de los componentes químicos de la célula (capítulo 23) permiió aislar los
elementos subcelulares y recoger informaciones sumamente precisas sobre
las structures moleculares de los mismos.

Los componentes químicos de la célula se clasifican en inorgánicos (agua
y Minerales) y orgánicos (ácidos mucleios, hidratos de cacbono, lípidos y
Protínas)

Del total de los componentes de la célla un 75 a 85% corresponde a
“agua, ente el 2 y cl 3% son sales Inorgónicas y el esto son compuestos or
énicos, los cuales representan las moléculas dela vida. La mayor pare de
Jas estructuras celulares contienen lípidos y moléculas muy grandes 一 deno
ninadas macromoléculas o polímeros — imegradas por unidades o monó-
eros quese enlazan entre s por medio de uniones covalentes.

Fn los organismos existen tes importantes polímeros: 1) 106 ácidos nu-
lelcs, conformados por la asociación de cuatro unidades químicas iteren-
les denominadas nucleótidos; la secuencia 1106 de los cuatro ipos de nt
ledtidos enla molécula de ADN es la fuente primaris de la informacion ge-
ética, 2) ls polisacáridos, que pueden Ser polímeros de glucosa 一 con la
val se forma glucógeno, almidón celulosa — o comprender la repetición
de 가 monosacáridos, con los que se forman polisacáridos más comple-

- |

34. 22 = OLA CELULAR Y MOLECULAR

VI

dl ras en la ols

Jos y 3) as proteínas (polipeptido). que estén constituidas por aminodei-
dos 一 existen 20 tipos — Combinados en diferentes proporciones; las distin
tas cantidades y ordenamientos posible de estos 20 mondmeros dan lugar a
un extrordinerio nero de combinaciones, lo que determine no 5010 la er-
pecificidad sino también La actividad biológica de las moléculas proteicas.

“Además de destacar ls cursctrítcas y propiedades delos componentes
¿químicos de a célula, en esto capítulo abordaremos el estudio de Is enzimas
—un tipo específico de proteinas— como instrumentos moleculares capaces
de producir ransformaciones en muchos de esos componentes,

"También veremos 0010 las macromoléculas pueden agregarse y organi
ane en estructuras supramoleculaes más complejas hasta rtsuar visibles
on el microscopio electrónico. Es probable que tales agregaciones molecu-
lares hayan actuado durante cl período de evolución química y biológica que
¿io origen ala primera célula, Portal motivo, al final del capitulo haremos
algunas consideraciones especulativa acerca del posible origen de ls élu.
Las procariotas y eucariotas, es deci, de la aparición dc la vid en nuestro pl
neta, Los conceptos ventidos en este capítulo slo sirven como una introduc
«ión elemental par e conocimiento de I biología molecular y celular. Fl ee
tudio més amplio de sus temas compete a ls textos de bioquímica,

AGUA Y MINERALES
2-2. El agua es el componente más abundante de los tejidos

Agua. Con unas pocas excepciones —por ejemplo, el ueso y el diente
의 agua sel componen quese encuentra en mayor cantidad en los tejidos.
Fl contenido de agua el organismo está relacionado con la edad y con le.
vida metabólica; es mayor en el embrión (90-95%) y disminuye con los
Años, El agua ati como solvente natural de los one y como medio de dis
esi coloidal de La mayor part ela macromoléculas Más a

pemable pars la actividad metabólica, ya que los procesos fiioltgicos so
producen exclusivamente en medios acuosos

En la célula el agun se encuentra en dos fracciones, una libre y ota lige
da El gua bre representa e 98% del agua ttl yes apar usada price
alimente como solvene para los sors ÿ como medio dispercame del site
‘a coloidal. 1 agua lipada representa sólo el 9% yes a que est unid le
samente à otms moléculs por uniones no covaentes (seccign 2-10) as
comprende el agua inmovilizada en el seno de ns macromoléculas

Como resultado de a distribución asimétrica de sus cargas, una molécula
de aguas comporta como un dipolo, según esta la igura 2. À cave

de esta propiedad, por sus grupos Posivos y negativo el agua puede 1
are clecostticamente tano con aniones y cationes como con moléculas
portadora de ambos tipos de cara por ejemplo, proteins). Oia propia
dela molécula de guess ionización en un anión hidrotlo (OI y un po
ón o ion hidrögen (1. A 25°C de temperatura se 00000 107 M de H
por lito de agua, concentración que corresponde al pH 7 metro.

FL gua incrvien en la ciminción de sustancias de la eu, Además
hote calor gracias asu eleva coficiente calórico), lo cual evita que se
genen cambios discs de temperatura en a celula

Sales, La concentración de iones e itini e el interior de la cola yen

35. 2. COMPONENTES QUIMICOS DE LA CELULA m 23

el medio que la rodea. Así, la célula tiene una alta concentración de cationes
| I y Mg”. mientras que el Na” y el CF estén localizados principalmente en

el líquido extracclular. Los aniones dominantes en ls células son el fosfato
| (HPO?) y el bicarbonato (HCO).

Las sales disociadas en aniones (por ejemplo, CI ) y cationes (Na! y K')
son importantes para mantener la presión osmötica y el equilibrio dcido-ase
de la célula. La retención de iones produce un aumento de la presión sm
¡ica y, por lo tato, la entrada de agua,

“Algunos jones inorgánicos (como cl Mg’) son indispensables como co-
factores enzimáticos. Otros forman parte de distintas moléculas. El fosfato,
por ejemplo Se encuentra en los fosfolípidos y en los nucleótidos; uno de és
{ os, a adenosina trifosfato (ATP), cs la principal fuente de energía para los |
|. procesos vitales de la célula. Los ¡ones de Ca” que se hallan en as células |
| desempeñan un importante papel como transmisores de señales. Otros jones

presentes en las células son el sulto, el carbonato, etcétera.
| Ciertos minerales se encuentran en forma no jonizada. Así veurre con el
‘calcio, que en los huesos y en los dienes se halla unido al fosfato y al carbo-
nato bajo la forma de cristales. Otro ejemplo comprende al hierro. que en la
hemoglobina, la ferritin, los citocromos y en varias enzimas e halla ligado,
{ por uniones carbono-metal

Para mantener la actividad celular narmal son indispensables diminutas.
«cantidades de manganeso, cobre, cobalto, yodo, selenio, níquel, molibdeno y
sino. Casi todos estos elementos vestigiales (u oligoelementos) son nocesur
| rios para Ia actividad de ciertas enzimas. El yodo es un componente de la hor

‘mona tiroides.

ACIDOS NUCLEICOS
2-3. Existen dos clases de ácidos nucleicos, el ADN y el ARN

Los ácidos nuceicos son macromoléculas de enorme imporenciabilógi-
a. Todos los sere vivos contienen dos tipos de ácidos nucicicos, llamados.
cido desoxirribonueteico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN). Los virus
contienen un sol tipo de ácido nucleico, ADN o ARN:
I ADN constituye el depósito de la información genética. Estainforma-
ción es copiada o transcripta en moléculas de ARN mensajero, cuyas we
de nucleótidos contienen el código que establece la secuencia de los
cidos en las proteínas. Es por ello que la síntesis protein se conoce
'ambién como traducción del ARN. À est serie de fenómenos se le asigna.
+ cadete de dogma central de la biología molecular que puede expresarse
dela siguiente manera:

traci retain
ApN Am

PROTRINA

I pape biológico de los ácidos nuceicas se estudiará detalladamente en
los capítulos 12 a 17; aquí se considerará sólo su estructura química, lo que
permitirá comprender sus funcione.

En ls células superiores cl ADN se hala en el núcleo integrando 105 cro
“xosomas (una pequeña cantidad se encuenta en el citoplasma, dentro de las
mitocondrias y los eloroplastos). El ARN se localiza tanto en el 00000 (don-

|

36. 24 = MOLOGIA CELLLAR Y MOLECULAR.

de se forma) como en el citoplasma, hacia el eual se dirige para regi a sin
tesis proteica (tabla 2-1)

Los ácidos nucleicos contienen hidratos de carbono (pentoss), bases ni
sogenadas (purnas y pirimidina) y を ido fosfórico. La hidrólisis del ADN
0 del ARN genera

ADN ARN
Pro descritos ro
Parnas 캐 0010.80 0080.00
am (Fine Sit SR
Amo so von, von,

La molécula de ácido nuceico es un polímero cuyos monómeros son nu
cicótidos sucesivamente lígados mediante uniones fosfodiéster (ig. 2-2).
Lin stas uniones los fosfatos liga el carbono 3 dela pentosa de un nuele6-
tido con el carbono Se la pentosa del nuclestid siguiente. Ln consecuen-
cia, el je del ácido nucleic está consid por las pentoss y los fosfatos,
y las bases itrgenadas surgen de las penosas. El extremo de lu molécula
que contiene la penosa con el CS libre se llama extremo 5, y el que posee
la pentose con el C3 libre, extremo 3

{Como ilustra la figura 2-2, el ácido fosórico uiliza dos de sus tres gra
pos ácidos en ls uniones 3,5.diser. El grupo restante confiere al ácido nm-
(lien sus propiedades ácidas, lo que posbiita formación de uniones ¡ón
cas con protíras básicas (en el caítlo 1-1 se señaló que en as células eu
cariots el ADN est asociado con proteínas básicas llamadas histonas, con
las que forma el complejo ncleoproteico denominado cromatina) Además,
dicho grupn ácido libre hace que los cidos neckicos sean basis (se 00:
Lorean con colorantes básicos)

Las pentosas son de dos tips: desoxirribosa en el ADN y ribosa en el
ARN, La diferencia entre estos ¿cares es que la desoxiribosa tiene un do.
mo de oxígeno menos (ig. 2-2). Para visualizar el ADN con el microscopio
óptico se puede urilizar una rescción citoquímica específica denominada
reacción de Feulgen (cap. 23-21),

Las bases nitrogenadas que se encuentran en los ácidos nueleicos son
también de dos tipos: pirimidinas y purias. Las pirimidinas poseen un ani
lo heterocílico, mientras que les purinas tienen dos anillos fusionados
entr sí En el ADN, las pirimidines son la lina (T) yla citosina (C), y

Tabla 2-1. Acidos nucleicos

Pree ene cleo Prieto ee pass
(amén en as moco: (abren a, a mi
ins ys cooplases) Eons y fs role)

Papelen actly Información gettin Sims de pris

Pers eeoxiribo Rom

Bases pins Cia Cian
ose pies Adeine Asesina
PT Cia

37. 2 COMPONENTI QUIMICOS PELA CHLULA 1 25

las purinas la adenina (A) y la guanina (G) (fig. 2-5). EARN $
«contiene uracilo (U) en lugar de timing, Existen tes diferen ¿
as fundamentales entree] ADN y el ARN. Como se acaba de
emalar el ADN tiene desoxicibosa y timina (T) y el ARN po
se bs y uraclo (U). Otra diferencia es que la molécula de
ADN es siempre doble (contiene dos cadenas polinweleotídi
cas), como se verá en la próxima secció.

La combinación de una base con una pentosa (sin el fosfato)
constituye un mucleósido. Por ejemplo, a adenosina (adenina +
‘ibosa) es un mueleósido, mientras que la adenosina monofosfato
(AMP), la adénosina difosíato (ADP) yla adenosina trifostato
(ATP) son ejemplos de nucleötidos (ig. 2-3.

“Además de actuar como bloques para la construcción de los
ácidos nucleicos, los nucleótidos —por ejemplo, el recién citado,
(ATP son utilizados pera depositary transferir energía cimi
La figura 23 muestra que las dos ones fosfato terminales del
ATP contienen gran cantidad de energía. Cuand se produce la
hidrólisis de estas uniones, la energía liberada puede ser usada
pora célula par realizar sus actividades (Sig -1) La unión ~
¿e ata energia permite que la céula acumule gran canidad de
ll en un espacio reducido y que la mantenga ist para usara en
el momento en que es necesaria.

Or nueletides, como lacitidinatrfosfato (CTP), la ri
a tifsfato (UTE), la guanosina fosfato (GIP) y la timosina
reiosfwo (TTP), tienen también uniones de ata energía, pero la
Fuente principal de energía de a eélul es cl ATP.

"E ADN se encuentra en los organismos vivos baj la forma
de moléculas de muy alto peso molecular. Por ejemplo, la Es- “2€ 0
cherichia coliticn una molécula de ADN circular de 3.400.000
pare de bases con una longitud de 1 mm. La cantidad de ADN
en ls organismos superiores puedo ser varios cientos de veces

mayor, 1.200 veces en el caso del hombre, Asi, cl ADN compie- o

tamente extendido de ura célula diloide humana tiene uns lon-
gitud toral de alrededor de 170 m. 1

‘Toda 11 información genética de un organismo vivo se en-
cuentra acumulada en la secuencia lineal de las cuatro bases de sus di
nucleicos. La estructura primaria de todas la proteínas (es decir la cantidad
y la secuencia de sus aminoácidos) es codificada por un alfabeto de cuatro
lets (A, T, G, Ch Uno de los descubrimientos más extraordinarios de la
biología molecular fue el hallazgo y la interpretación de ste código genéll-
co (cap. 134),

Un paso previo se descubrimiento —que tuvo una gran influencia en la
Silucidaciôn de la estructura del ADN — fue conocer que en cada molécula
e ADN la cuidad de adenina es igual a de timina (A = T) y la de citosi-
Fa igual ala de guanina (C = G). En consecuencia, el número de purinas es

idéntico al de pirimidinas (A + G = € + T). Como es lógico, la relación
ATIGC varía entre las especies (por ejemplo, en el hombre la relación es de
1.52 yen a Escherichia coli es de 093)

os
Ao pac
e
peros
=

ig. 22, estr de una cade
ma de dedo 09900 que
‘thet dir ips de
tots que componen

38. 26 BloLoota CELULAR Y moine AK

Fig. 23. Fanta química del 1 DA

do acosa tnt (ATP).

teint adnan el me en _ cr

mo 애 10 em

2-4. EL ADN es una doble hélice

En 1953, basindose en ls dos obtenidos por Wilkins y Franklin mediante
difracción de ayos X, Watson y Crick propusieron un modelo para la estructura
de ADN que contempla ls propiedades químicas antichas, pero también Jus
propiedad biológicas, especial I cap de duplicación de la molécula

La molécula de ADN se ilusr en la figura 2-4. Est formada por dos ca-
denas de ácidos nucleicos helicoidales con giro la derecha, que componen
una doble hélice cn torno de un mismo je centra. Las dos cadenas son an
riparalelas. lo cual significa que sus uniones 3'5'fosfodiéster siguen set
dios contrarios. Las buses están situadas enel lado interior de la debl hélice,
casi en Angulo Fcto con respecto al eje helicoidal. Cada vuelta completa de
la doble hélice comprende 10,5 pares de nucleótidos y mide 34 nm.

“Ambas cadenas se hallan unidas ente sí mediante puentes de hidrógeno,
establecidos entre los pares de bases (soción 2-10). Puesto que entre hs pen
tosas de las cadenas opuestas existe una distancia fin, pueden establecerse
dentro de la estructura solamente ciertos pares de bases. Como se adviene en
las figuras 2-4 y 2-5, os únicos pares posibles son ACT, TA, CoG y G-C. Es
importante observar que entre las À y las Tse forman dos puentes de hides
gene, y entre las Cy las G, tes. En consecuencia, el par C-G es mis estable
que cl par AT La doble estructura helio dal se mantiene estabilizada gra-
cias alos puentes de hidrógeno y a les ineracciones hidrofbicas existentes
entre Is bases de cada cadena,

Si bien en las dititas moléculas de ADN las secuencia de las bases 210
largo de las cadenas varían considerablemente, en una misma molécula de
“ADN las secuencias delas dos cadenas son complementarias, como se apre-
cia en el siguente ejemplo:

emi

dens?

Debido esta propiedad, al separarse las cadenas durant la duplicación del

ADN, cada cadena individual sirve de molde para I síntesis de una nueva ca-

(dena complementaria. De este modo se generan dos moléculas hijas de ADN
con la misma constitución molecular que poseía la progenitora (cap. 17-2).

2-5. 시대 varios tipos de ARN

La estructura del ARN es semejane ala del ADN, excepto por la presencia de
ibosa en lugar de esoxiibosa y de uracilo en lugar de im (tabla 2-1). Ade
más, In molécula de ARN está formada por una sota cadena de nucleótidos,

39. |

2, COMPONENTES QUIMICOS DELA CHINA m 27

Existen tres clases principales de ARN: 1) ARN mensajero
ARNm), 2) ARN ribosómico (ARND y 3) ARN de transferen-
cia (ARNO. Los tres intervienen en la sinesis proteica. FL ARNm
leva I información genérica copiada del ADN — que establece la
sccucncia de los aminoácidos en la protein. El ARNr representa el
50% de la masa del ribosome (el otro $0% son proteínas), que es la
“stricture que proporciona el sostén molecular para las reacciones
«químicas que dan logar a la síntesis protein. Los ARNI idemifian

y transportan a lo aminoácidos hast cl ribosoma,

‘Aun cuando cada molécula de ARN tiene una sola cadena de nu
le6iides. está no significa que se encuentra siempre como una cs-
netara lineal simple, En fas moléculas de ARN suelen existir tre
sos con buses complementaria, lo que da lugar a puentes de hides
ono, es decir, la formación de pures de nueleidos A-U y C-G en
(re vais regiones de la misma molécula. Las figuras 154, 15-5, 15-11,
15-12 y 16-3 muestran cómo la molécula de ARN puedo aparcar a.
unas de sus partes. En elas suce formarse una estructura helioi-
¿al semejante ula del ADN. Las estructura tridimensionales de los
ARN tienen importantes consecuencias biológicas.

HIDRATOS DE CARBONO 5

2-6. Los hidratos de carbono constituyen la principal fuente
de energía dela célula

Los hidratos de carbono, compuestos por carbono, hidrógeno y
oxígeno, representan la principal fueme de energía para la célula y
son eonsttuyentes estructurales importantes de las membranas celu-
lares y de la mari extraceluer, De acuerdo con el número de mo
ómeros que contienen, se clasifican en manosacérdos,disacéridos,
ligosacáidos y polisacáridos

Monosacáridos. Los monosacáridos son azúcares simples con
una förmula general CO). Sobre la base dl número de átomos
‘de carbono que contienen, se casfican en tiosas,ttrosas, pentosas
y hexosas

Como vimos, ls pentosas ribosa y desoxiribosa se hallan en los ncleó+
‘dos (ig. 2-2). La xiloa es una peatosa present en algunas glicoprteínas
(fig. 2-11).La glucosa, que cs una hesona (fig, 2-6), constituye I fuente pri
‘maria de energía par la 06414. Oras hexosas muy difundidas —que suelen
star asociadas entre sí bao la forma de oligosacíridos o polisacáridos son
la galactosa,la manosa, la fructosa, la fueosa, el ácido glucurönico y el dct
o idurónico. Algunas poseen un grupo amino y e hallan aceiladas, como
la Noacetielucosamina y la N-acetlgalactosamina, El ácido N-acetlneura-
"único (o ácido silico) result de a unión de una aminohcxosa con un com-
puesto de tres carbonos, el ácido prtveo

Disacáridos. Los disscárdos son aztcares formados por la combinación
de dos monómeros de hexosu, con la correspondiente pérdida de una molé-
¿ula de agua. Por lo tanto, su fórmula es CH Ou

‘Un disacérido important en 105 mamíferos es la Zactosa (glucosa + galnc-
Los). azúcar de la leche

Fig. 2-4 Se muss ode
He dc ADK: Ln cadenas
in parents a jl
ADN dea que caia
In) aarztan open.
ds por bus bese
‘as sem apres y eo
obi seed un vet
cele ada 1 pars de
SEB nm) bise ae
ds que La ol lea ae
Bar a ds endurance

40. 28 m BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

ig. 25. Ln ds pares ses el
ADN Tac hae complement
ny ta (Ay ce
a mim (CG) Obs qe
nl ur AT bay des pues c=
geo, mirra qe en par CG
nen ura La dana ete lar
ma de scsi foso ca
오케 Tl um Del,
Paes) RBs Corey)

Oligosacäridos. En el organisno los oligosacrides no estén libres sino
unidos lípidos y a proteínas, de modo que son parte de glicolipidos y de el
‘coproiinss. Estos hidratos de carbono son cadenas —a veces ramificadas
“compuestas por distintas combinaciones de varios tipos de monosacérides.

Los oligosacridos correspondientes a 104 gliclipides serán analizados
junto con los Hpidos cn ls próxima sección,

Los oligosacéridos de las glicoproteinas se conectan con la cadena pro-
teica por intermedio del grupo OH (enlace O-glicoídico o unión O) de una
serina o de una teconina oa través del grupo amida enlace N-gicosico 0
unión N) de una aspargina. La serina la teonina yla aspaagina son ami
atcidos (sección 2-8.

Por parte el oligosaárido, en ls enlaces O-licsídics suele intervenir
‘una N-aeetiigalactosamina,y e los N glicosídicos una N-acetilgucosamine
\igs.2-7 y 2-8). Por lo tanto, estos monosacáridos son los más cercanos a la
proteína, Contrariamente, los ácidos silicos a menudo se localizan en la pe-

Fi. 26. Molécala eins. era del oigosacáido.
CH,OH Los oligosacáidos enlazados mediante uniones O fs decir, a una serina 0
i a una treonina) suelen Power una galactose unida a la primera N-aceilgalac-
tosamina fig. 2-7). A continuación, los restantes monosacáridos se combinan
oh en forma diferente según el tipo de oligosacrid.
Ho ‘OH Los oligosacáridos enlazados mediante uniones N contienen un nicleo

úpentasacárido común, compuesto por dos N-acetilglucosaminas (una de ellas
OH ligada ala sparaging) y tes manosas (fig. 2-8) Los restantes monosacáridos

41. se unen a este núclco en distinss combinaciones, o val genera una extensa
variedad de oligosucáridos y, por ende, una gran diversidad de glicoprowinas

che señalarse que el número de endenas oligosacáridas que se ligan a
nu misma proteína es muy variable

Polisacärides. Los polisacáridos resultan de la combinación de muchos
monémeros de hexosis, con Ta correspondiente pérdida de moléculas de
agua, Su fórmula es (C HO.) Al hidrolizase dan lugar a monosacáridos
Los polisacáridos como el almidón y el glucógeno representan Is sustancias
de reserva alimenticia de las células vegetales y animales, respectivamente
(fig. 29). Otro polisacáido, la celulosa, es el elemento estructural más im
portante de la pared de la célula vegetal (fi. 3-20)

Las tes polisacáridos nombrados son polímeros de glucosa, pero difieren
porque exhiben distintos tipos de uniones entre sus monómeros. Por ejemplo,
cl glucógeno es una molécula ramificada en la que las glucosas están glas
por uniones 1-4 y al-6 fig. 29)

Existen polisacáridos complejos lamados glicosaminoglicanos (GAG),
que están compuesto por una sucesión de una misma unidad disacáida en la
que uno de los dos monámeros es un ácido glucunónico, un ácido idurónico
© una galciosa, ye otro posee un grupo amino, puesto que e una Nacer
slucosamina o una N-aceigalactosamina (fi. 2-10)

Los GAG más difundidos son el deldo hialurónico, el eondroitinsulfato,
dermatansulfat, el heparansulfato y el queratansulfato. En la abia 6-1
se mencionan las unidades disacáidas reptitivas que los integran; como
puede apreciarse, con excepción dl ácido Nilurónic, e hallan sulftados,

|
as reel
peer ame
| 7 아 0

=

toning, NANA, Sid
one や 대디: Cle Nase
amas Gt acc

mac 매시. Ganas Gun +

2. COMPONENTES QURUCOS DE LA CHLULA m 29

ges | Fi: 27. Otigoactrido coca
3 Sia 8089 por mado de ora
Doom uni O glosa. ST. sean 9

Fig. 28. octo core
tado u pte por mado
em ann Ryn,
Vir mat asprin

42. 30 = morouiaceLULAR Y MOLECULAR

29.41 locigen es una molécula ramicada que contiene hai 30040 wifes de pa
sa! Las uniones lonas se esblece ete ls Cams 1 3 ha gls EGG co
los paros de amical (1 6) Ea pan super de apura os un esque Ue o.
16119 con pequeño sumen. sl pare menor» al repcsnada composes uma
el seguro aclarado en ral ic

Casi todos los GAG se encuentran ligados a proteínas, con fas que forman
alicoproteinas complejas amas proteoglicanos (fg. 2-11) Estas moleeu-
las prevalecen en el medio extracelular (cap. 6-3. El GAG se une a le protel-
na mediante un etrasucárido integrado por una xilosa dos galacosas y un
ácido plucarónico, La xilosa se conecta con una serina dela proteína me-
dite una unión O, mientras que el ácido glucurónico lo hace con la prime=
ra hexosa del GAG.

UPIDOS

2-7. Los tiaclgliccroles los fosfolípidos y los esteroides son os lípidos
más abundantes dela célula

Las idos som un grupo de molécula caracterizadas por ser insolubles ex
ig. 2:30, apré Jo ONY sles en os solvents orgánicos Tales propiedades se deben aque
et poseen largas cadenas hidrocarbonadasalifics anillos bencéncos, que
Sine GAG) A. sun estructuras no polares o hidrotóbicas. En algunos 10005 esas cadenas
gu gsi © io dut? pueden estar ligadas a un grupo polar que ks permite uni al agua. Dos 1
o Ecos: DNS ios más comunes de la célula von tacliccrole,fosflipides coli
anim os, esteroides y polipenoides

43. 2 COMPONENTS QUIMICOS DELA CELULA m 31

Tasso

‘riacilliceroles. Los wriacilgliceroles (0 triglcéridos) son wigsteres de
ávidos grasos con glicero. Cada ácido graso está constiido por una larga
cadena hidrocarbonada, cuya fórmula general es

0000
cu
cu,

Los grupos curboxilo de estos úcidosreuccionan con los grupos hidrni
el glcerl de la manera expuesta cn la figura 2-

‘Cuando sólo dos carbonos el glicerol se hallan ligados a ácidos grasos.
la molécula se lama diaeilglieerol (DAG) (ig. 2-13).

Las ácidos grasos nen siempre un número par decarbunes, ya que ses
‘etzan a parir de grupos acetilo de dos casbonos, Por ejemplo. el ¿cido palm
(io tiene 16 carbonos, memes que el exerie y e lcio poscen 18. La ca-
dena hidrocarbonada sole cshibir uniones dobles (-C=C-),y en cat caso se
dice que el ácido gras es insaturado, Listas dobles ligaduras son importantes
porate producen angulosidades en las cadenas hidrocarbonada (fig. 220).

Los triucliglicroles sirven como reserva de energía para cl organismo,
Sus cidos grasos liberan gran cantidad de energía cuando son oxidados, más
del doble dela que lideran los hidratos de carbono

Yosfolipides. En la 06115 existen dos clases de fosfolpidos, los glce=
rofosfolipids y los esfingofosolíidos.

tienen dos ácidos grasos unidos a una molécula de
slcerol, ya que el tercer grupo hidroxilo de este alcohol se alla esterifiado.
con un fosfato, unido a su vez con un segundo alcoho (fi. 2-14),

La combinación de gliceol con los dos ácidos grasos y el fosfato dh lo:
zara una molécula Hamada deido fosardico (AF) fig. 2-13), que consi
ye la estructura básica delos glicerotosflípido, Como se acaba de señalar
éstos poscen un segundo alcohol, que puede ser I etanolamina, la seria, la
colina el inositol (fig. 2-14). Con ells se obrienen los fosolípidos llama
dos Josfatidietanolamina (PE), fosatiiserina (PS), fosfaidlcoina (PC)
y Posfatiilinositol (PD (fg 215),

Dado que d inositol del PI suele estar combinado con uno, dos ots fost
vos, la hla tine también fosfaidiinosto! $Josfato (PLP), fofatdilinositol
45-difosfto PIP, y fosfatiiinostol 34.5arfosato (PIP, (2-10).

een + neoe oko MO COIMA O + 160
Enzo + hooe-etko = oca + HO
NON + HOC IMAN EM OCA OH, » HO

Fl. 211 Repression de
개 picaro Se mues
‘Stacia el GAG ae we

pecan Acta, Sido
Shine 001. guata
Kise.

ig 212. Formación de un isc.
theo ono nano de om
oe ‘cies Pau Een yes dios pros

44. 32 = BIOLOGIA CELULAR Y onu AR

40-00 eus
cites

에 0 com

0 243 mat dt ED ez nn
Eee es rite
EN ms by one

Por ta pare, en a membrana intr de es mitocondrias exi un gli
«croostlipid dele denominado disanidgúcerol a que commet se
le da el nombre de cadioliina (ap. 11). Lo componen dos cios fot.
icos desert sí por una tercera molécula de heal (ig, 2-17)
esligofostolipido existent en as células e a efingomielina, que se
genera por la combinación de a ostoiloln on I ceramda (ig. 2-18) La
fosfriolina an fosfato nido a a colina) se hala también en la fosa
colina fig, 2-15), mientras ue la ceramide se foma por l tetdo de un
ácido gas al esingesna, que como u a au 2-19 sun aminoal-
‘ho ue pose una cdenahirocarbonada relamente arg.
La figura 2-20 muestra que los esolíidos posen os lara clas ide
bias no polars (dos dos grass) y una cabeza hidro polar const
por alice (な po c 18 eingomicina), un Segundo koho y un
fosfato, Por o tanto, e scieidox son moléculas apes
Los fosfaípids son 108 principales componentes de Is membranas ce
Aulas tno su apatía como ls cractrisicas de sus ácidos gas (a
mero de caonos presencia de dobles ligadas 100 coferen muchas de
sus propiedados, Más aún, cuado ls solide se 17000 en agua
adoptan sponáncament ura organización mika a delas membranas
elles, con su cabezas else iris hacia aura y sus olas eo po
We 215 Reps de lares efontades ene sen linterior de una bicapa (9.32).
de need ft Gili pidos Los picolipids presets en ls ellas elasifican ca ce
ire PSone ebpfsidos y gangiósids.
ity PD Los cerebrósidos se forman pr la unión de una glucosa o una gatos

Focus. Dres

45. 2. COMPONENTES QUIMICOS DE LA CELULA m 33

Fig. 216. Representación del este química de ios glicrtotolgos osados oso (PP), sie

tit PP y Toadies estat (PP

con la coria (ig. 2-21). Ast, se trata de esfingomielinascuyas fst
silolinas se reemplazan por uno de esos monosacérids.

La estructura básica de los gangliósidos es similar la de los cerebró-
sos, poro cl hidro de carbono no es la glucosa ni la galactosa sino un
oligosacárido integrado por varios mondineros, uno tes de los cuales
son ácidos silicos (fig. 2-22). Los distintos tipos de gangliósidos difie-
ren entre sí tanto par el número como porel ordenamiento relativo de sus
monómeros, Ll monoseeérido unido ala ceramida es cas siempre una
glucosa, ya coniuación se ubica una galctosa, Luego suck hacerlo una
N-acetigalactsamina o una N-aceilglucosamina, y lego ota glucosa u
a galatosa. À veces existe una fucose, Generulmente elo los ácidos
lice se localizan en la parte final del oligosacárido,

steroides. Los esteroides son lípidos que derivan de un compuesto
denominado ciclopentanoperhidrofenanteno. Uno de os más difundidos
cx el colesterol (fig. 2-23) el cual se encuentra cn las membranas y en
ras partes de la célula y también fura de ell. El hiroxilo de su cr
bono 3 le confiere propiedades anfiáticas

Los esteroides asumen funciones diferentes d acuerdo con los grupos

neon
ee

Fi. 248, Represents |

ci dei eingeht

sl 二

extn

ig, 217. Moola de fie

|

ERP ide go

Fig. 219. Represent
‘rami yesingasna,

46. 34 m miovocia CELULAR Y MOLECULAR

Hg. 220. Foto ee su caber
ies y ss dw cols Md
¡ae foods read ev
Para aie. 06:
esr quel una able en liso
‘Seo produc un ann rec
hin len Rene (ec)

químicos que sc hallan unidos a su estructura básica. Los principales esteroi
des del organismo son las hormonas sexual (estrógenos, progesterona, tes
tosterona) la hormonas suprarrenales (oriol, aldosterona) a vitamina D
y los ácidos biliares.

Poliprenoides. Los poliprenoides son compuestos que derivan del hidro-
carburo isopreno (fi. 2-24). Etre ellos se halla cl dolcol fosfato, una mo-
1écula perteneciente la membrana del retículo endoplasmftico diseñada pa
ra incorporar oligosacáidos a los polipétidos durante la formación delas
glicoproteína (cap. 7-16), Se trata de una cadena de 17 a 21 isoprenos que
contiene entre 85 y 105 átomos de carbono, estrficada con un fosfao (ig.
2-24). Oro polipenoide común en ls gélules forma part dela ubiquinona,
una molécula de la membrana mitocondrial interna (cap. 8-1) que consta de
una cadena de 10 isoprenos y de una benzoquinona (fig. 2-24)

org

ig. 22. Representación de un cerebro, ig. 2-2, Representación de un ganglio

47. 2. COMPONENTES QUIMICOS DELACELULA m 35

PROTEINAS
2-8. Las proteínas son cadenas de aminoácidos ligados
por uniones peptídicas

Los monémeros que componen las proteinas son los aminoácidos. Un
aminoácido es un ácido ogánico en el cul cl cubano unido al grupo carbo-
lo (-COOH) está unido también a un grupo amino (-NH,). Además, dicho
carbono se halla ligado a un H y a un resido Iteral (R), que es diferen en
cada tio de aminoácido.

Y HN 6 Coon

Por ejemplo, cn la alanina la cadena lateral R tiene un solo carbono, mien-
tras que en la leucina tiene cuatro.

Ta figura 2-25 muestra la estructura de los 20 tipos de aminoácidos exi
tentes en las proteínas. Dos son ácidos (cido aspético, ácido gutimico),
¡ses son básicos (hstidin, lisina, uginina); cinco son neutros polares, cs de
<i idroficos (serina treoána,tirosina,asparagina,glutamira), y diez son
‚euros no polares, es dcir hidrofóbicos (gicina, alanina valia, leuin
isoleucia, isteina, prolina,fonilalanina, trptéfano, metionin). Los nom
bres de ox uminoácidos se abrevian utilizando la res primers letras de la
nomenclature inglesa (salvo cinco excepciones) o mediante un código que
<mplea una sola letra,

Adviemase que dos de los aminoácidos contienen un átomo de azufre En
<1 caso de la csteina, dos moléculas de ste aminoccido pueden formar un
pueme disulfur (-S-S ) Esta unión es de tipo covalente, ya que los toros.
SCH de ambos grupos -SH son climinados (fig, 227)

La combinación de ls aminoécidos para formar una moiScula protcica se
produce de modo tal que cl grupo NH, de un aminoácido se combina con el
srupo COOH del aminoácido siguiente, con pérdida de una molécula de agua
( 2-26). La combinación -NH-CO- se conoce con cl nombre de unión
úeptídica. La molécula formada mantiene su carácter anfotéico porque siem-
pre contiene un grupo NLL cn un extreme (amino terminal)

y un grupo COOH en el otro extreme (carboilo terminal).
“demás de os residuos laterals básicos y ácidos,

"ig. 223. Mola de coter derivada del compuesto Fi: 224 Moc de dtl compuesta poe 17221
e 17 conos ama 02006. Ares y de biunona (on sus 10 ren)

48. 36 = moon:

{Una combinación de dos aminodcidos constituye un dipéptido; de tes, un
tripéptido. Cuando se unen entre sf unos pocos aminoícidos, el compuesto
es un oligopéptido (fi, 2-26). Finalmente, un polipéptido esti formado por
‘muchos aminoácidos. La proteína más grande del organismo contiene lrede
dor de 27.000 aminoácidos (cap. 5-33).

La distancia entre dos uniones peptdica es de aproximadamente 0,35 nm.

ON md 이 8

mike ios

Tu mu 티르 a ja
エエ エモ
.* 0% Ff

1.2.2. ac química des vir anion clic en Sid, iar, nets polares y cts no polares
stets a ae enor dejo do rpc Sin y arbi san I aden ra

49. 2 COMPONENTES au

. EBs

an mm ㅡ -

‘Una proteína con un peso molecular de 30 KDa está constituida por 300 ami
oácidos y, extendida, ene una longitud de unos 100 nm y un ancho de 1 am.

El 1érmino proteína (del griego proteion, preeminent) sugiere que todas
as funciones bésicas de las células dependen de proteínas específicas. Se
puede decir que sin proteínas la vida no existia; están presenes en cada ce-
lay en cada organoide. Además, pueden ser estructurales enzimática.

Existen proteínas conjugadas, unidas x porciones no proteicas (grupos
prostricos). A eta categoría pertenecen ls glicopratenas (asociadas con bi
ratos de carbono), as nueleoproteinas (con Ácidos nucleicos), ls lipopro-
70004 (con grass) y las cromeproteínas, que tienen como grupo prostático.
un pigmento. Dos ejemplos de romoprotcínas son la hemoglobina y la mio-
lobia, en las cuales el grupo prostéico es el hem, un compuesto orgánico
¿ue coniene hierro y que se combina con oxígeno.

2-9. En las proteinas existen cuatro niveles de organización estructural

La la estructura delas proteínas se distinguen cuatro niveles sucesivos de
organización.

La estructura primaria comprendo la secuencia de los aminoácidos que
“orman la cadena proteica (fig. 2-27). Tal secuencia determina los demás.
riveles de organización de la molécula. Su importancia biológica encuentra

소여
„TIER,

Fig.
pr

MICOS DELA CELULA m 37

Pig. 226. fomacn de una
tala patte et os tino.
Ch a mas también un gen
Egido mo dee e
‘Saag, cia y

227, Est prima de una
ina ome pacte Dr

fp Vans os cuts pests du

las citas. (CB Aisa)

50. 38 BIOLOGIA CELULAR Y mou AR

Fig. 228, Fanuc secunda de
las potins A. Hals 2. 18. Hoje

pegada.

F.C D. Globee.

> &

p

un ejemplo en la enfermedad hereditaia llamada anemia falciformo, en la
‘ual se producen profundas alteraciones fancionales por la sustitución de un
solo aminoácido enla molécula de hemoglobina

La estructura secundaria alude ale configuración espacial e la protein,
que deriva dela posición de determinados aminodcidos en su cadena. Así, al-
gunas proteínas (o pares de ells) ienen una forma cilíndrica denominada kc
lice porque Ne a primera en ser descubiet); en ella la cadena polipep-
tidica se enrlla en tomo a un ciliadr imaginario debido a que se forman
puentes de hidrógeno entre los grupos amino de algunos aminoácidos y los
grupos cacboxilo de 08106 situados cuaco posiciones más adelante (fig. 228).
‘Oxras proteínas (o partes de ellas exhiben una estructura llamada hoja plega-
da Ben ella la molécula adopta la configuración de una hoja plegada debido
“a quese unen, mediante puentes de hidrógeno Istcaes,gapos amino com gru-
pos carhoril de la misma cadena polipeiídica (ig. 2-29).

La estructura terciaria es consecuencia dela formación de nuevos ple-
amiens en las estructuras secundarias hélice « y hoja plegada 3, lo que
<a lugar ala configuración tridimensional de la proteína. Los nuevos plege-
mientos se producen porque se relacionan químicamente cieras aminodci-

< NE RRA TIER Den

51. 2. COMPONENTES QUIMICOS DE LA CELULA 8 39

dos distantes entre sf en la cadena polipeptídica. Según el
plegamiento que adoptan, se generan proteínas fibrosis ©
glohulares (ig. 229). Las proteínas fibrosa se forman u
partir de cadenas poipeptiicas o de ramos proteicos) con
stactor secundaria tio htlice exclusivement. En cam
bio, las proteínas globulares se forman tanto a partir de hé-
lies a como de hojas plegadas[, o de una combinación de
arabes.

La estructura cuaternaria resulta de la combinación de
os o más polipépudos, lo que origina moléculas de gran
complejidad Por ejemplo, la hemoglobin cs el resultado de
la integración de cuatro cadenas polipeptdica (ig. 2-30)

2-10. Distintos tios de uniones químicas determinan la estructura de
las proteinas a e o re
La disposición espacial de una molécula proteica se halla predeterminada — Presenta la hemoglobina, com.
sorta senc des anida (src prima) Lin want. ogc nas
“eles de ompniacin dependen del exablecinieno de desees tipos de torino de e ea
uniones químicas entre los átomos de los aminoácidos. Así, se producen — '* cut grupos hem.
nimes covalentes —por ejemplo, punts «SS. ene los grupos SH de
な wi y vario pos de interecone bis, es dei uniones 09
covalentes. Enge estas dlimas se enctentan ip. 2-31)
1) Puentes de hidrógeno, que e produce cuando un protón (1) es com
parado nr dos átomos electtonegtivos (de onen 0 deninögen) pr
12006 entr sí. Ya vimos que los puentes de hidrógeno son esenciales para el
apareamiento específico ents lay sc complementarias de 105 ácidos nu
«lios. ua proparciona la fuerza que matiere unidas à a dos cadenas
del ADN. Las figuras 2.5 y 231 muestran los puentes de hirógeno en el
ADN y en las detna respectivamente.
2) Uniones teas o electrostática que son el resaltado del fuera de
srcción ete grupos jonizados de carga consi
Interacciones hoge queda lagar la sccición de grupos o po-
asen que se excluye e contacto cm el aga, Cab gra que cn as mr
1011 globular, as canes ole más ido 人 fbkae se uclzn en lt
or dels moléculas, miras gu los pos oo se stan en a super
cio. As, Is residuos idbios repee a ns moléculas de agus que rodea

Fig. 231. ios de uniones o covaen-
1 que can la ect delas
rotas; un nca (amero: ne
ei de va dr Waal lee pam
le de htmmo Gore 10940 N
ot end), (De. Antas)

52. 40 = morou a

{ess dopo dl pt bl me.

emma en lt QUE
IT

- Je E

ee ee ee

a ls proteínas y determinan que su estructura globular se 10082 más compacta.

4) Interacciones de van der Waals, que se producen cuando los átomos
están muy cerca. Esta proximidad induce fluctuaciones cn sus cargas, causa
de sracciones mutuas entre los élomos.

La diferencia fundamental entre las uniones químicas covalentes y las no
¡covalentes reside en la cansidad de energía que se necesita para romperas
Por ejemplo, un puente de hidrógeno requiere 4,5 Kcalimol 1, if bastante
menor que las 110 kcalímol” que necesita la unión covalente O-H del agua,
En general, las uniones covalentes e rompen por la intervención de ensima,
mientras que las no covalentes se disocian por fuerzas fisicoquímicas. Au
‘que individualmente las uniones no covalentes son débiles, cuando son nu-
merosas hacen que la estructura molecular se vuelva estable, como ocurre
‘om la doble cadena del ADN.

2-11. Las proteínas tienen cargas positivas y negativas, pero en el
punto isocléctrico su carga es igual a cero

Ta canga real de una molécula proteica es el resultado de la suma de todas
sus cargas. Dado que los grupos ácido y bésicos se diocian distintas con-
centaeiones de iones hidrógeno en cl medio, cl IL influye en la carg Final
de la molécula. La figura 2-32 muestra que en medio ácido los grupos amino
capturan E y se comportan como bases (-NH, + H* — - NH”), mientras que
‘en un medio alcalino se produce cl fenómeno inverso y se disvchn los gru-
pos carboxilo C-COOH — COO- + HF)

Existe un pH definido para cada proteína en el que la suma de la cargas
positivas y negativas es igual a coo (fg. 2-32), ste pl e denomina punto,
Isoeléctrico. En llas proteínas colocadas en un campo eléctrico no migran
“ninguno de los polos, mientras que a un pH més bajo se desplazan hacia el
cátodo y a un li més alto lo hacen hacia el ánodo, El proceso que de Jugar
‘estos movimientos se llama electroforesis (ap. 23-31).

ENZIMAS.
2-12. Las proteínas enzimäticas catalizan las reacciones químicas.

La célula puede compararse con un minúsculo laboratorio enel que tienen
lugar la síntesis y la degradación de gran número de sustancias. Estos proce-
08 son efectuados por enzimas (dl griego en, dentro, y mee, levadura)
que acta a la temperatura del organismo y dentro de límites estrechos de
pH, Las enzimas son los ctaizadores biológicos, Un catalizador cs una su
tancia que zcelera los reacciones químicas sin modificas, lo que sign
que puede ser lizado una y ora vez.

LA conjunto de las enzimas consütuye cl grupo de protínas más cxtnso

53. 2. COMPONENTES QUIMICOS DELA CELULA m 41

y és especializado del organismo, responsable de la dirección de a compleja
red de reacciones químicas que se producen en a célula.

Las enzimas (E) son proteínas 0 glicopoteínas que tienen uno 0 más 14
¿ares denominados sitios activos, a os cuales se une el susrao (), es decir,
Ja sustancia sobre la que actíala enzima. El sustrato es modificado química
este y convertido en una o más productos (P). Debido a que sta reacción
+s generalmente reversible, puedo ser expresada del siguente modo:

E+s = 191 = nen

‘donde IES sé un complejo enzima-sustrato que se forma tansitorisment

os distitos tipos de enimas pueden formar uniones covalentes entre di0-
mos del susto (stesis) o pueden rumperlas (degradación). Las cnzimas
aceleran la reacción hata quese alcanza un punto de cquiibrio, pueden ser
tan eficientes como para que la velocidad de Ia reacción sea de 10" a 1011 ve-
ces mis rápida que en ausencia del catalizador.

Una característica muy importante dela actividad encimática cs su esper
«ilicidad, o cal significa que cada clase de enzima actúa sobre un solo su
«ro, Las enzimas suelen ser tan espocíicas que son incepaces de actuar so-
re sustancias srechament relacionadas; así, por ejemplo, no ejecen ac
ción sobre un etercoisómero del mismo sustrato

Fn general, as enzimas levine] nombre del sustrato que modifican 0 el
dea actividad que ejercen, más el sio “253”. Así, existen nuclcasas on
donucleasas (degradan ácidos nucleicos), fsfataas (susracn fosfatos), qui
asas (los agregan), ulfaass, proteasas,glcocidaas, pasas, oxidasas, ro
casas, depidrogenasas, ec.

Ls oportuno advetr que cn la célula existen moléculas con actividad cn
mática que no son protcinas sino ácidos rihomucleicos Reciben e nombre de
Fibozimas y catalizan la formación o la ruplra de la uniones fosfodiéter
entre los nucletidos (vor capítulos 15-5 y 16-10)

2-13. Algunas enzimas requieren cofactores

Algunas enzimas requieren la presencia de sustancias Mamadas enenzl-
mas para poder actua Por ejemplo, la deshidrogenasas necesitan ls co
im nicoinamida adenina dinueledde (NAD* o NADP") 0 favinaader
a dinucledrido (FAD) (Fig. 8-4), ya que éstas son las moléculas que reciben
el hidrógeno extraído del sustrato, La reaceiön es 12 siguiente

PS + NADY = BS 6 NADIE H

Fn algunos casos la coenzima es un metal u oro grupo prostéico que se
halla unido en forma covalente a la proteína encimática En otros casos las
Soenzimas se asocian alas enzimas de manera Jaxa. Numerosas coenzimas
son vitaminas pertenecientes al grupo 8.

2-14. Los sustratos se unen al sitio activo delas enzimas.

Como vimos, las enzimas tienen una gran especificidad para sus sustratos
y suelen no aucptar moléculas relacionadas o que tengan una forma ligera

54. 42 MOLA CAR Y MOLA

mente distinta. Esto puede explicarse conside

pasen rando que la cima y el sustrato exhiben una

interacción semejante a la de una cerradura con
su llave. Ba la figura 2-33 se observa que In en
Wo. | ‘ima posee un sitio activo, complementario a

Nam) = \ uno de los dominios det sustrato. Aunque la
imagen de la llave y la cerradura es válida, no
significa que enzimas y sustratos sean molécu-
las estructuralmente rígidas. Así, silio activo
de la enzima se hace complementario al susta-
Lo sólo después de habérsel unido; es el ama»
do encaje inducido, Como se observa en I 11
ura 2-33, la unión con el sustrato induce un
cambio de conformación en la enzima, y sólo
entonces los grupos eatalficos entran en íntimo.
contacto con el sustrato.
ig. 288. Los sts ec. la unión del sustrato con el iio activo de la enzima partici
Sian en fea muy ec zas químicas de natualez no covalente (uniones iónicas, puentes de hid
Fansite anne eI geno, fuerzas de van der Waals), cuyo radio de acción es may limitado. Es
anne duo. poselsi 1 caplica por qué el complejo cima-sustat sólo puede formarse si en
ti sto es complementa ima tiene un ssl exzctamente complementario al expuesto en la superficie

(et soto 1816 dopets de
ed conan del susto,

2-15. El comportamiento cinético de muchas enzimas.
se define por los parámetros Vas Y Kn

Las reacciones enzimätica se realizan en dos etapas. La primera cores-

ponde ala unión de la enzima con el sustrato y puede cscibis de siguien-

En la segunda cupa el complejo LS se desdobla en el producto yla enzi-
ma, que queda disponible para actuar sobre una nueva molécula de sustrato:

K
ws) Seve
x

Los valores KK, K, y K, son constantes de velocidad de las reacciones.
Como se ilustra en la figure 2-34, la velocidad de la rescción depende de

la concentración del susrao. A bajas concentraciones, la velocidad inicial

(V) de la reacción describe una hipérbola. No obstante, a medida que aumen.

tala concentración del sustrato, la reacción se satura y alcanza una meseta

Fn este punto —que correspond ala Vg toda la enzima interviene enla

formación del complejo ES. La ecuación de a curva es

Vus SI

Kurs

donde Kayes la constate de Michaelis, que puede definirse como la eoncen-

55. 2 COMPONENTES QUIMICOS DELA CHINA m 43

vación del sustato en que la mid de las moléculas dela envi
oran complejos ES. Cuanto menores el valor de Kn mayor se-
él afinidad de la enzima porel sustrato, En consecuencia, el con
rortamiento cinética de una enzima está definido por los valores de
Veni y Ko

2-16, Algunas enzimas están sujetas a regulaciones
alostéricas
{En la sección anterior se dijo que si se diagrama la velocidad de
reaceiGn de una enzima en función de la concentración creciente
del sustrato se observa que para muchas enzimas la curva dibuja
una hiprbola (fig. 2:34). AS, a medida que se agrega más sustrato
aura la cantidad dela ensima en el complejo ES y aiment la ve
Jocidad de aparición del producto; pero con altas concentraciones del
sustrato cas todas las moléculas de la enzima se hallan en el com-
ple ES y se alcanza la velocidad mänim (Vs) de a reacciôn.
(tras enzimas no obedecen a a cinéica antedicha ya que mues:
an cooperarividad y estén sujets u regulaciones alostricas. Por
consiguiente, en lugar de une hipérbola dan lugar a una curva sig-
moidea (ig. 2-35).

2-17. Los inhibidores de las enzimas son muy específicos

Las enzimas pueden ser inhibidas reversible o imevesiblemente.

a inhibición irreversible puedo deberse a la desnaturaización
¿de lgencima oa formación de une unión covalente entre cl y otra
mok

Reisen dos formas de inhibición reversible: competitiva y no
competitiva. En a primera, un compuesto de estructura similar a la
el sustrato forma un complejo con la enzima, análogo al complejo
ES; ete tipo de nhibiciôn puede reverse con concentraciones altas
el sustrato. En a intición no competitiva cl mnBidor el sustrato
no se relacionan estructuralmente, per igul e unen «través de sen
dos puntos de sus moléculas.

2

Las enzimas de la céluta están distribuidas
en múltiples compartimientos

Las enzimas catalan as innumerables reaceiones químicas que
COen lugar en ls células En algunos caos as enzimas de una vía
metabólica se encuentran cn 01 itsol, y el sustrato y los sucesivos
productos pasan de una enzima ala siguiente en forma encadenada,
Fa otros casos, las enzimas que intervienen cn una cadena de rec.
ciones se hallan asociadas y actúa juntas bajo la forma de un com-
Picjo multienzimático; por ejemplo, las eneimas que sineizan los
Ácidos grasos se encuentran fnimamene vinculadas. Los sistemas
uliewzimetcox facilitan las reacciones sucesivas porque éstas se
producen a escasa distancia unas de otras.

Las enzimas poseen patrones de distribución bastante específicos.
Por ejemplo, algunas enzimas hidrolíticas se localizan en os isoso

도
oran mare 181

Fi. 2.34 Diagrama dela vid de
‘acon de un nme concrrciones
na cada ver masones. lio
se deco Vos la Ia mes
mw MOeoh 0000 primes pare sigue
a cts de primer onde oI
rca ce porcion! la cocos
‘in dl sist) la segura pa o.
respondo si suai que Bene una
‘aca de orde cr quen depen
dede a concn del art)

Fig. 2.35. Cinética de In nina 01006:
Se Tra, que mern nan Sana ee
‘cies carters e gr de uta
oh Oben ls lets deu a.
Header (419) y den eho (CTP

56. 44 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECLLAR

mas, otras enzimas se encuentran en las cisternas del complejo de Golgi, y
tras, como las ARN polimerasa y las ADN polimerasas en el núcleo,

EL ORIGEN DE LAS CELULAS

2-19. Los mecanismos de autoensamblaje dieron lugar
alas primeras células

En La sección 2.9 vimos que una proteína compleja (como la hemoglobi-
na) se forma como resultado del autoensamblaje de varias unidados protei
cas menores, y en la sección 2-7 estudiamos que los fosfolípidos dispersos en
‘gua desarrollan espontáneamente una bicapa lipídica semejante a la de las
membranas celulares. Otro ejemplo de autoensamblae lo cncontrumas cn los
virus (esp. 1-5), que se forman en el interior de la célula huésped a pair de
material genético (ADN o ARN) y proteínas (caprómeros). Como puede
apreciarse, mediante estos mecanismos de autoensamblaje pueden formarse
tanto macromoléculas como estructuras subcelulares de variada complejidad

Las causas por las cuals se forman en la células estructuras siguiendo un
conden cada vez más complejo deben buscarse en 12 información contenida en
1 ADN. Esta esla que determina la estructura delas proteínas, Por ota par-
Le, de l interacción ence dos 0 más proteínas diferentes y entre proteinase
hideaos de cactono, lípidos y ácidos nucleicos resulta la formación de com.
plejos macromoleculars y tructura de mayor complejidad.

"Un problema fundamental es determinar los mecanismos por los cuales se
orginó en nuesico planet la organización supramolecular que dio lugar ala
formación de lus células procariotas y eucariotas. Cualquier explicación so
bre est tema es obviamente especulativa, pues ene que ve nada menos que
con el rigen dela vida

Aunque no se sabe cómo se formaron ls primeras células, es posible es
tablecer, por medio del registro de fósiles, que los organismos procariotas
precedieron a los eucariotas y aparecieron hace tes nil millones de años. Re-
cienes observaciones demostraron que sólo después de mil millones de años
de haberse formado la Tier aparcieron organismos semejantes alas bac
ries actuales, Antes debió haberse producido un lago período de evolución
química, en el que se originaron moléculas provistas de carbon y ls unida:
des precursoras de las furas macromoléculas delos organismos vivientes,
como los aminoácidos, los monosacáridos y las bases de los nucleótidos
Luego, por polimerización, formaron moléculas cada vez más complejas
Es posible que durante ete period entraran en acción los mecanismos de au-
toensamblaje antes mencionados, hasta que se formó la primera estructura
supramolecular copa de anorreproducirse (fig. 2-36)

2-20. La evolución química produjo moléculas orgánicas con carbono

En los tiempos prebitics, es decir, anteriores a I aparición de la vida, la
“armóstera de I Terra carecía de oxígeno, como sucede con los otros plane
tas del sistema solar. Contenía hidrógeno, nicógeno, amoní£co, metano, mo
"óxido de carbono y dióxido de carbono; también comenía agua, que en for
ma de vapor cubra parte dela superficie terrestre. Aunque normalmente es
as moléculas son poco rewetivas, podrían haber imeractado gracias a la

57. Membranas celulares
Permeabilidad de las membranas

3-1. Las membranas de la célula ejercen diversas actividades

a célula se halla rodeada por la membrana plasmitica, una delgada cape
de 6 a 10 nm de espesor compuesta por lipides, proteínas e hidratos de car
Bono (fig. 3-1). Su estructura básica es similar a la de las restantes membra.
mas dela célula, la cuales envuelven alos organoide del sistema de endo-
membranas — incluida le envoltura nuclear alas mitocondrias y alos pe

Las membranas celulares no son simples fronteras inertes que compact
mentan alu cla sio estructuras que ejercen actividades compleja, como

vas que controla et
pasaje de iones y de moléculas pequeñas, e dcir, de soluos, Así, a permca-
bilidad selectiva de las membranas impide el intercambio indiscriminado de
los componentes delos organoides etre sí y delos componentes extrucla-
les con los de In célula
rovcen el soporte ffice para la actividad ordenada de las enzimas que
se asientan en ellas

3) Mediame la formación de pequeñas vesículas transportadoras haven

el desplazamiento de sustancias por el citoplasma (cap. 7-1).
4) La membrana plasmática paicipa en los procesos de endoctosis y de
corpora sustancias desde

(cap. 7-29) pore segundo, las secreta (cap. 7-22.

5) En la membrana plastica existen moléculas mediante las cuales las
células se reconocen y se adhieren entre sí y con componentes de la meiz
extracelular (exp. 6-1)

Fig. 31 ito dimensional de
une membres ea

58. 2 MEMBRANAS CELULARES = 49

6) La membrana plasmática poco receptores que interactúan específica
mente con moléculas provenientes del exterior, como hormonas, ncurotrans-
risores, Factores de crecimiento y otros inductores químicos. A parti de cs-
tos receptores se desencadenan scale que se transmiten por el interior dela
‘ella: sus primeros eslabones se sitúan ceca del receptor, en general en la
propia membrana plasmática (cp. 1-8).

ESTRUCTURA DE LAS MEMBRANAS CELULARES

3-2. La estructura básica de las membranas collares
corresponde a una bieapa ipidica
Los lípidos fundamemtales de las membranes biológicas son fosfolípidos
de dista clase y colesterol, En el capitulo 2-7 se seña la naturaleza anti
pica de los primeros; son moléculas que poseen una cabeza polar hidro-
fice y largas cadenas hidrocarbonadas apolures o hidrofóbicas, Esta duali-
‘dud tiene suma importancia en a estructuración de as membranas.
Cuando os fosfolípidos se colocan entre un aceite y una solución acuosa for
an una capa de una molécula de espesor (monocapa), enla que todas las cube
zas polares se orientan hacia La solución aeuosa y los ácidos grasos se alejan de |
‘la, de modo que os fosfolpidos quedan perpendiculares al plano dela inter
e agite (Re 3-2). Més ain, silos fostoípidos y el aceite son “empujados'
Inca el interior de la solución acuosa se forman pequeñas vesculas, con las ee
bezs delos fosfoíidos en lu periferia 一 en contacto con el medio acuoso— y
los ácidos grasos orientados hacia el aceite en el interior vesicular (i. 32)
Lin cambio, en las soluciones acuosas puras los fosfolípidos no forman
monocapas sino bicapas quese cierran sobre sí mismas, lo cual da lugar a ve-
cul de hast l mm de diámetro llammadas liposamas (fig. 3-3). Como es de
espera, ls ácidos grasos hirofóbicos se unen en el interior de la bicapa y
lus cabezas polaes hidroficas de cada monocapa se orientan hacia ls sol
ciones acuosas. Dado que los iposomas pueden fusionarse con las membra-
as plasmáticas, se los utiliza como vehículos para incorporar diversos com-
puestos als cdlulas par close los construye en un medio acuoso al que se
le agrega uno 0 más compuestos (medicamentos, cosméticos), lo cual asegu-
ra su incorporación al interior vesicalar, |
Cuando se colocan fosfolípidos entre dos soluciones acuosas separadas
por un tabique incompleto, forman una bicapa lipiica que completa la sepa-

ig. 32. Esque que otr. Fig 33 Liposoma derivado el
가 5 ordena Tot folio Emiemo poudre de los
ano Sle olen ni te ip cdo se To ces

tse ate ayu medi an,

59. 50 = MOLOUIA CELULAR Y MOLECULAS

ración (Hg. 3-4). Aquí también las cabezas polares delos

= fosfolipidos se dirigen hacia ls soluciones acuosas y los
ácidos grasos se orientan hacia el interior de la icap
que por tal motivo resalta altamente hidrofóbico. Estas
bicapas liidicas artificiales se constrayen para estudiar
~ ln permeabilidad y las propiedades fisicoquímicas de las

~ membranas biológicas, dado que exhiben una estructura
bésica y un comportamiento semejantes.

Fig. 34 Dicopa iii 3-3. Los fosfolípidos son los lípidos más abundantes.

fia formada al clan las membranas celulares
Cada ne ds mes. les membranas clu
sine Las membrana celulares están formadas por bicagas pics similares a

las deseritas en la sección aneror. En la figura 3-5 se muestran cuatro ice
pas liígicas tal como se observan con el microscopio electrónico,

Estas bicapas contienen fosfolípidos y colesterol pero los primeros suelen
ser las moléculas Hpfdicas más abundantes,

Las estructura dels disias clases de fosfolípidos presents en las mem.
bras fueron descritas en el capítulo 2-7. Debe recordarse que las cadenas hi
<rocarbonadas delos ácidos grasos pueden estar satrudas o no (fig. 2-20). En
las cadenas saturadas los enlaces simples entre ls carbonos ls confiren los
Acidos grasos una configuración extendida, lo que hace que éstos se hallen
perpendiculares respecto del plano de la bicapa pla y que en cada mono-
apa los fosfolípidos queden agrupados cn conjuntos bastante compactos, En
cambio, los enlace dobles de las cadenas no saturadas producen angulosids
des en Tos ácidos grasos, lo cual separa a los fosfolípidos y le da a a bicapa
una configuración menos compacta (i. 3-6).

El fosfoípido que predomina en as membranas celulares es a fostatiil
colina. Le siguen, en este orden, la fosfatidiletamolsmina, la fostatidilserina
la esfingomiclina y el fosfatiilnositol. Un derivado de st último, el fost
GIimoeiol 4.3dHosfo © PIP, (fig 2-16), cuando es hidrolizado genera dia:
cilicerol (DAG) e inosio!1,4:Srifosato (IP), dos pequeñas molécula im.
plicadas en I transmisión de scales intracelulares (eps. 1-14 y 11-17). Fn
cambio, cuando al PIP se le añade un fosfato se conviene en fosfatidilinosi
(01 344. 5-fosfato PIP, (caps. H-14 y 11-20),

La membrana interna de la mitocondriacontiene un fosfolipido doble ll
‘mado dlfosfatidllglicerol o cardiolipina (cap. 2-7) fig. 2-17)

El colesterol un componente cuantavament imporiante de Las mem
ras celulares especialmente en la membrana plastica. Debido a que es anfip:

ig. 3-6 Mira lcd de
‘ly membrnas ear MO:
En ca ans bic la ig +
pie Al, espacio merci
Bo0b0. (Bc D. De Roberts)

60. 3 mena NAS CH ANLARES = SL

co, en cada monucapa se dispone entre los fosfolipids, con el grupo OH del
© de su 00800 cio orientado hacal solución scuos (cap. 2-7) tig. 37)

jm la membrana del retculo endoplasmático existe un ido especial Na:
rado dolio! (igs. 2-24 y 7-13), necesario par I incorporación delos li
gosacdridos alas molécules proteica durante la formación de algunas lico-
proteínas (cap. 7-16).

Los distintos componentes liídicos se mantienen en la bicapa gracias a
sus interacciones con el medio acuoso y con los cidos gasos de los fosfolf
pisos vecinos, in que se produzcan uniones covalentes entre ellos.

Las dos cupas de la bicapa lipídic no son idénticas en su composición, a
in por la cual se dice que las membranas son asimétricas. La fostatidilta-
nolamina, la fosfatiilsrin y el foslatidilinositol predominan en I copa que
est en contacto con el citosol, mientras que I fovitidikolins y la esfingo-
mehne predominan enla capa no citosélic (enla membrana plasmdiic, la
que da al exterior en un organoide, la que daa su cavidad),

La composición de las membranas cellars presenta diferencias cuenta
sivas y cunlitivas, según se analice la membrana plasmática ola membrana
de algún organoide en particular, Por ejemplo, a membrana mitocondrial in
tema pose difsfaidillicero! y lade etiulo endoplasmätico contiene do
lico,Mpidos que no existen en otras membranas. En cambio, el colesterol
slbanda enla membrana plasmálica y es muy escaso en la membrana interna
de a mitocondria. También existen diferencias entr las membranas cuando.
e las analiza en los distitos tips celulares.

A temperaturas fisiológicas la bicapa lipíica se comporta como una es-
tructura fluida, La flidez aumenta cuando se eleva la proporción de ácidos
rusos conos y no saturados en los fosfolípidos. Vimos que la saturación de
los cidos grasos hace que los fosfolípidos se agrupen en conjuntos más com
pactos, 10 cual le confiere mayor rigides ala bicapa. El colesterol produce
consecuencias similares,

Decir que la bicapa lipiica se comporta como una estructura Huida signi-
{ica que sus componentes rotan en tono de sus eje y se desplazan libremen-
Le por la superficie membranosa fig. 3-8). Además de estos movimientos, los
lípidos pueden pasar de una capa a I ora por un tipo de movimiento lam
¿o “Tip-Mup” (por su semejanza con la conocida cabrola girmástica). Este
limo movimiento es poco comón comparado con la rotación y el desplaza-
mieto lateral

En la sccción 3-7 veremos que algunos lípidos membranosos se hallan
sociados con hidratos de carbono bajo la forma de glicolípidos

3-4. Las proteinas de las membranas celulares e clasifican
en integrales y periféricas
Las membranas celulares contienen importantes cantidades de proteínas
En promedio, la proporción de lípidos y de proteínas ss equivalent, aunque

vara en los distintos tipos de membranas. Por ejemplo, la membrana delas
veias de mielina posee un 80% de lípidos y un 20% de proteínas, mientras
que en ls membrana interna de la mitocondrias esa rclscin se invierte.

Las proteínas de las membranas celulares exhiben una asimetría mayor
ue los lípidos y se clasifican en periércas e integrales (i. 3-9).

Fi. 36. Esquemas que ibs
tem cómo oy dae ences
os cios ras it

hn fs fotos en la
eS

Fig. 37. Moku de cole

ter ete ls foliar de
1 mermas cells

Gt

=

Je. Movnienos que e
ein o stp a
membrane sche

61. 52 m BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

Fig. 39. Posiciones de lu
nt tae y dls
Protas perles sn ls

Hi: 10. Esquemas de cu
vo preis grass, des
ee (o, de
‘an min) y dos sima
ea posi pore

Las proteínas periféricas se hallan sobre ambas caras
de la membrana, ligadas alas cabezas de los fosfolípidos o
2 proteínas integrales por uniones no covalentes, As, pue
(den ser exraldas con cierta facilidad mediano tratamientos
con soluciones salinas, De la superficie de las proteínas
emergen los residuos delos aminoácidos polares (ig. 2-25),
los cuales interacfan con grupos químicos de la propi
‘membrana y de los medios que la bañan

Las proteínas integrales se hallan empotrados en las membranas, entre
los lípidos de la bicapa, por o que para su extracción se necesitan procedi-
mientos relativamente drátics, mediante detergentes o solventes especia.
les. Algunas se extienden desde la zona hidrofóbica de la bicapa hasta una
de las caras de la membrana, por donde emergen (fg. 3-9). Otras, en cam
bio, atraviesan la bicapa totalmente, de ahí quese las Tame transmembra-
osas (fig. 3-9). EI cxtremo carboxilo de estas proteínas suele hallarse en
«el lado ctosóico dela membrana y el extremo amino en el lado no citosó-
lico, Dichos extremos se vinculan con los medios acuosos que bañan a am
bas superficis de la membrana, por lo que poseen un predominio de am
nofcidos hidrofcos. En cambio ns parts de ls proteínas integrales que
se hallan entre los ácidos grasos de los fosfolípidos presentan una mayor
proporción de aminoácidos hidrofóbicos. Comünmente, a zona intramen
branosa exhibe una estructura secundaria en hélice a, con su superficie ex
terior bidrofóbica en contacto con los ácidos grasos, también hideofóbicos
Mig. 3-10),

Muchas proteínas transmembranosas atraviesan I
una vez —de ahí que se lamen multipaso—, por lo que forman una sucesión
de usas cuyas curvas emergen por ambas caras de la membrana (fig. 3-10)

Algunas proteínas ransmembranosas se asocian con ts para formas cs-
tructuas cilíndricas huecas, como las que se muestran en la figura 3-21. Sus
aminocidos se distribuyen de tal manera que la pared exterior de cilindro
eco 一 en contacto con los ácidos gresos — resulta apolar, mientras que la
superficie interna e halla cubierta por grupos polares, ls cuales delimitan un
túnel cuyas bocas se abren en ambos lados de la hicapa. Més adelante anal
Zasemos las características de esto túneles y su importancia para el transpor
te delos solutos a travé de las membranas.

Debe agregarse que existen proteínas que se comportan como integrales
—pues requieren métodos drásticos para ser removidas — pero que tenen po
siciones periféricas, Su estabilidad enla membrana se debe a que se hallen li

62. 그 MEMBRANAS CELULARIS 0 53

adas mediante uniones covalenes a un ácido graso o a un ostaidilinos
según exen en el lado citosólico o en el lado no citoslico, respectivamente
(68. 3-10).

En la sección 3-7 ae ver que muchas proteines membranoses están aso:
nas con hiratos de carbono, cs dei, son glicoproteínas. MáS són, cn
membrana plasmática cai 1084 las proteínas pertenecen à esta categoría

3-5. Las membranas celulares responden al modelo
llamado de mosaico fluido
Como os lípidos, ls proteínas también pueden girar en tomo de sus pro- |
pios ces ÿ desplazarse lateralmente en el plano de La bieapa, Se as ha com-
prado con “icebergs” que fltan en I bicapa liídic. A esta propiedad di
nica de ls membranas biológicas se le da el nombre de mosaico fui,
La capacidad de migrar por la bicapa indicaría que las interrelaeiones
rimicas entre proteínas y lípidos son efímeras. Sin emburgo, cn la mayo-
ía de los caos tenen cierta estabilidad. Así, los lípidos que rodean a una.
proteína dada se mantiencn asociados a ell, lo cual parece ser importante
para asegurar la configuración de ls protein. Comúnmente, las proteínas
vembranosas muestran propiedades diferentes cundo se encuentran en las
rmembranas y cuando han sido aisladas y purificada. Ello ha llevado à re
alorizar el entorno lipídico en que se hallan y reconocer la existencia de
movimientos combinados de ls proteínas con los Hpidos. Más aún, las ac-
Lividades delas proteinas podran variar por modificaciones en Los lípidos
Algunas proteínas de la membrana plasmática cnea restringida su mo-
vil Teal por hallarse unidas a componentes del citoesquelto, los cu
les as inmovilizan en determinados puntos de la membrana (cap. 5.24) (Fi.
5-31). Por otra pane, la unión aclusva (cap. 6-11) (Gig. 6-9) impid que las
proteínas pasen de un Jado al otro del límite marcado por ella (fg. 3-27)

3-6. La fluidez delas proteínas en la bicapa lipidica ha sido
“comprobada mediante distintas técnicas biológicas

Vimos que la Huidcz dela membrana hace referencia al desplazamiento
delos lipids y de las proteínas en el plano de a bicapa. Esta fuidez ha sido
comprobada mediante anticuerpos ligados a fluoroeromos, que son fáciles de
cciecar con el microscopio de fluorescencia (ap. 23-25). Examinemos los
siguientes experimentos:

Si se tata a Infoctos con anticuerpos fluorescentes que se unen a recep
tores (proteins) localizados en sus membranas plasmáticas, puede ohservar-
Se el desarrollo de una especie de capuchón (fig. 3-11). ste se forma porque
los receptores se desplazan por la membrana y se agrupan en un polo de la
«Sila, Además, ll la membrana plasmática puede invaginarse hacia el it
sol y formar vesículas de endocitosis (ap. 7-29), 10 cual se detecta también
con el microscopio de fluorescencia,

Si en un cultivo celular se fusionan dos élus de especies diferentes (por
ejemplo, una humana y cra de ran), se obtiene una célula con dos núcleos
llamada heterocarión, que compare Los citoplasmas, os núcleos y las mem
branas plasmáticas de las células panicipantes (fg. 3-12) (cap 21-4). La

를 Ct

63. $54 = DIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

Mg. SL. Litio rado
comun au Morse
A ere rer rt
Si de la etre pla
en Obst dspace
‘tino de Tos resp 0
‘rupee enn pol del
lt acercan ome
de 098: do porten in
Eres por edocs De
fe Prec y MC a)

ig. 3.12. Oenin me
despacio ferne moda
{el Vins Sent mad

unin de las células se consigue con la ayuda del virus Sendai inactivado o
del olietilenglicol, cuyas propiedades fusógenas propician el contacto yla
integración de las membranas plasmáticas. Si previamente se marcan las cé.
lues con sendos anticuerpos fuorescentes de colores diferenes (como la
fuoresceina, que es verde, yla rodamina, que es roja), luego de la fusión pue-
den reconocerse enla membrana plasmática del heterocarión las panes apor
tadas por cada célula. No obstunte, debido a que los receptores marcados se
desplazan por le membrana, pronto los dos cores se entremezclan en toda
la superficie de la célula,

En a figura 3-13 se representa el posible mecanismo molecular de fusión
de membranas, Cuando se hallan próximas entre sy bajo la influencia dc ele
mentos fusögenos (en nuestro caso, el virus Sendal o el polietilenglicol se
suceden los siguientes fenómenos: 1) se despejen las proteínas membranos:s,
lo que deja alas bicpas sin otro tipo de moléculas que los Ipkdo 2) las bi-
spas establecen íntimo contacto a través de sus respectivas monocapas en.
frenadas, 3) dichas capas desuparecen y s desarro una interfase de estrc=
turas lipídicas hexagomales etre las dos monocepas restantes (esta imerfase
parce se esencial en todos los procesos de fusión de memsranas) 4) final

fase desapurco y se completa la fusión. El mecanismo descri
10 se produce en todos los procesos fisiológicos de fusión de membranas y en
ellos intervienen agentes fusógenos presentes en el citosol Se describirá
cuando anlisemos la dinámica de las vesículas transportadoras en el sistema,
de endomembranas (cap. 7-41) y a fusión del espermatozoide con el ovoci-
to durant la fecundación (cap. 19-19.

Oo método utilizado para estudiar el desplazamiento Iteral de as pro-
teínas en cl plano de las membranas es la técnica de recuperación de la
Muorescencia después del fotoblanqueo, conocida con la sigla FRAP (por
fluorescence recovery after photobleaching). Aquí cienas proteínas mem
branosas son marcadas con luoracromos y un pequeño sector de la mem
rana es iradiado con rayos láser. Dicho sector se "blanquea”,es decir que
{a sin Muorescencia. No obstante, pronto es invadido por proteínas Horse
entes provenientes de las regiones no imradiadas La velocidad de recupera

64. A

3. MAMUEANAS CHLULARES m 55

E

ción de la Muorescencia puedo calularso mediante un índice llamado “coe- Fig. 313. Esquema que lus
ea pole motte meer
mk In response dela fusión de
di membranas cbse

3-7. Los hidratos de carbono de las membranas celulares R Schalen P Overa)

forman parte de glicolipidos y de glicoproteinas

Las membranas celulares contienen entre 2 y 10% de hidratos de carbon.
Estos se hallan solamente en Ia superficie mo ctoslic de le bicapa lpia,
nidos covalentemente a ípidosy proteínas de la membrana, es deci, bajo.
la forma de gliclpidos y glicoprteínas (fig. 9-14).

Los gliclípidos se clasiican en ceebrósidos y gangliósidos (cap. 27).

cerebrésides se forman por la unión de unt galactosa o de una glucosa
on 10 ceramida (ig, 2-21). La estructura de los ganglésides es similar, pe
el hidrato de carbono no cs un monosucárido sino un oligosacrido que
contiene uno a tes cidos silos (ig. 2-22).

Por su lad, as glicoproteínas contienen oligosacéidos o polisacíridos,

1.0 oligosacáidos se hdlan ligados a las prteínas através de enlaces Neg
cosdis u O-gicoídicos (cap. 2-6) (igs. 27 y 24). Habitualmente os mond-
nero que se localizan en la Periferia delos oligosacáidos son ácidos silico,
{Una proteína puede contener una o ess cadenas oligosecéridas (fg. 3-14).

Los polisacáridos ligados s rotcnas son glicosaminoglicanos (uno 0 va-
Bis por proteína) y forman licoprteíns amadas protcolicanos (cp. 2-6)
(figs, 2-10 y 2-11. En los capítulos 6-3 y 7-18 se verá que muchos proteogli-

10 son transferidos hacia el medio extracelular, donde abundan. No obs-
tante, algunos regresan 2 la célula y se insalan en la membrana plasmática
coma glicopraeínas periféricas. Así, puede decirse que esos procoglicanos
son moléculas recuperadas por la célula,

Fig. 3.14, ¿reencia de Bate
dentro erates de plc
Fins apr) mme |
3 cats de las entras

65. 56 = mioLocia cru AR Y MOLECULAR

3-8, Los hidratos de carbono cumplen funciones relevantes
en las membranas celulares

Los hidratos de carbono de los gliolípidos y de ls licoproteínas quese
localizan en la superficie no citosólica (o luminal) de la membrana de los o.
gancides integrantes del sistema de endomembranas cumplen diversas fun

ines. Los correspondientes a la membrana de los lisosomas, por ejemplo,
la protegen de las enzimas hidroliticas presents en el ineror del organoide
(cap. 7-33,

Los hidratos de casbono de los glicolípidos y de ls licoprotínas que se
localizan en I cara externa dela membrana plasmática forman una cubierta
llamada gliccáliz (fig. 3-14) Sus funciones son las siguientes:

1) Protegen a a superficie de la célula de agresiones mecánicas y qufmi-
cas. Por ejemplo, el glicocliz de las células situadas en I superficie dela

protege del contacto con los alimentos y de ls efectos
desiructivos delas enzimas digestivas,

2) Debido a I presencia de ácidos silicos en muchos de los oligosacán
dos del glicocli, la carga eléctrica en su superficie es negativa. Elo are u
los ciones del medio extracelular, que quedan retenidos en la cara exterior
dea célula. Esta condición es important particularmente en ls eehulas ner
viosasy en las musculares, puesto que necesitan incorporar gran cantidad de
Nar de fácil disponibilidad durante la despolrización de sus membranas.

3) Algunos oligosacáridos del glicocálz son necesarios para ls procesos
de reconocimiento y de adhesin celular (caps. 68 y 6-9)

4) La membrana plasmática que circunda varias veces el axón de algunas
neuronas para formar la vaina de mielina coatiene abundantes glicalipids,
los cuales contribuyen al aislamiento clécsico del axón.

5) La especificidad del sistema ABO de grupos sanguíneos se halla deter
rminada por ciertos oligosacáidos muy cortos y parecidos entre sí, presets
en la membrana plasmática de los glóbulos rojos, Estos oligosacáridos sólo
difieren por sus monómeros terminas y están ligados a una proteína tm
membranosa 0 2 una ceramida, como muestra la figura 3-15. Así en os eri
trocitos pertenecientes al grupo A el monosacárido terminal de le cadena oi
gosacérida es la N-acetilalactosamina y en los del grupo B es a galactos;
cuando estos monosacäridos terminales est ausentes los eritrocitos perene-
cen al grupo sanguinco O (Big. 3-15).

6) En las células tumorales malignas se han observado cambios cn algue
nos oligosacíridos membranosos, lo cual ha llevado a postular que inuyen
cw la conducta anömala que ellis asumen, Se crec que altern la recspein de
las señales que controlan las divisiones celulares

7) Algunas toxinas, bacterias y virus se unen a ligosacérdos específicos
presents em la membrana plasmática delas células que tacan. Por ejemplo,
se sabe que algunas buctris o unen a Jas manosas de oligosucárdos dela
membrane plasmática de las células que infectan como paso previo a su in
vasión, Por otro lado, para iniciar sus acciones patógenas, algunas toxinas
—como las que claboran las bacterias del cóera, el Gen del botulism y 「
de a diierin— se unen selectivamente a oligosacridos de gangliósdos pre-
seates enla superficie celular

8) En algunas células, determi

das glicopoteínas del glicocáliz tenen

66. 3 채색 ennui ans m 57

. Mg. 315, sac de la mew
um ra planta del eco, Je
e al inte de os grupos senguicos O,

propiedades enzimätica. Por ejemplo, diversas licoproteínas pertenecientes
Ai glicocálic de ls células que revisen el intestino son peptidasas y gico
sas que tienen por función completar la degradación de as protinas y de
Jos bidraos de cabono ingeridos, iniciada por oras enzimas digestivas

PERMEABILIDAD DE LAS MEMBRANAS CELULARES

3-9, Los solutos y las macromoléculas atraviesan las membranas
celulares mediante mecanismos diferentes

siste un flujo continuo de sustancias que entran y salen de a célula y
culan por su interior. Pra el, los soluts (es decir, os iones y las molécu-
las pequeñas) deben pasara través delas membranas celulares; tal fengmeno
se denomins permeabilidad y será estudiado en las próximas secciones dee
te capital.

En lo que respecta a las macromoléculas, para stewvesar lus membranas
«gunas utilizan canales prteicos especiales llamados translocones, oras pa
san por poros de sofisticada composición y otras se valen de verenlas poque-
as. Ests transferencias serán analizadas en los capos dedicados al shte
ma de endomenbranas (caps. 7-1 y 7-12), a mitocondria (cap. 8-28). el pe-
roxisoma (cap. 10-5) y la envoltura nuclear (cap. 12-4).

3-10. El pasaje de solutos a través de las membranas celulares
puede ser pasivo 0 activo

El incesante inercambio de solos entre el medio que roden a la célula y
이 citosol y entre éste y el interior de los onganvides, se realiza a trav dela
membrana plasmática y de las membranas de dichos organoide, respectiva
mente. Según los casa, el pasaje se produce sin gato de energía 0 por me-
aniemos que requieren de ella, Cuundo no consume energía, el proceso se
denomina transporte pasivo; el dependiente de encres, transport activo.

Fl transporte pasivo se cumple a través de los componentes de ia bicapa
pica 0 através de estructuras especials, consttidas por proteínas trans

iembranosas organizadas para el paso de ls soluts (fig. 3-16) estas estrac-
turas son de dos tipos: los canales iónicos y as permeosas, llamadas también
transportadores. transport pasivo a través de la bicapa lipídia se den
‘ina difusión simple, y el que se realiza a trav de los canales iónicos y las
Petmeasas lleva el nombre de difusión facilitada.

67. 58 = mioLociaceteLaRY

MOLECULAR

Sirs

Pig, 316. Disiaos mecano
sis cados por oy sls
pura arcas membranas
PT

ar
nl en un solvent

10690 de vas er

Den Pt Bien Tanne

FI transporte activo tiene lugar exclusivamente a través de permeasas
ig. 346).

3-11, El transporte pasivo de los solutos se produce por difusión

‘Cuando se disuelve un soluto en un solvente, ls particules del primero se
dispersan en forma progresiva por todo el solvente haste quedar uniforme
mente distribuidas. LI movimiento de soluto — llamado difusión — se ral.
za desde los sitios en quese hala más concentrado hasta los de menor con.
centaciôr, cov una velocidad proporcional ala diferencia entre ls concen-
vraciones (fig. 3-17), Esta diferencia se denomina gradiente de concentra»
ción. Si el solo posee carga eléctrica, gravita además el gradiente de vol.
taje o potencial eléctrico quese establece entre los distintos puntos de a so-
lución. La suma delo gradientes de concentración y de voltaje se conoce co-
mo gradiente electroquímico. La difusión a favor de tale gradientes es un
proceso que ocurre espontáneamente, sin gasto de energía, de alí que lleve
el nombre de transport pasivo,

3-12. La difusión simple se produce a través de la bicapa lipidica

El transport pasivo de solutes puedo también ocumir entre compartmien-
tos acuosos separados por membranas emipermeables, como lo son ls bica-
pas lipicas de las membranas cellars. Este tipo de transporte se denomina
difusión simple, Dichas membranas se lan semipemctbles porque los so-
Tutos est ohigados a sortear el tamiz que represent su doble capa de idos

Las sustancias que se disuelven en ls lípidos straviesan con cierta facie
lidad la zona hidroóbica delas membranas. Existe una relación lineal diree
va ene la solubilidad en lípidos de una sustancia y su velocidad de difusión

68. 3. MEMBRANAS CELULARES = 59

me Use 00 ig. 3.18 Soluce que asie
ES 그 das membranas de la pr e
& ‘sn cle

人 NN

ul

través de las membranas semipermeables, al relación se expresa mediante
© coeficiente de panición accie/agun, que se mide agindo cl soluto cn una.
mezcla de amibos Muidos. Cuando se separan las dos fases, ve determina la
concentración de la sustancia disucita en cada una de elas. La relación con-
enttacin del soluto en acete/concentación del solo cn ugun da el valor
dl cosficieme de parie.

Las moléculas no polares pequeñas —como el Os, el CO; y el N,— difun-
de librement através de las bicapaslipídica (fig. 3-18). También lo hacen
compuestos liposolbles de mayor tamaño, por ejemplo, los ácidos rasos y
los esteroides A pesar de ser moléculas polares, el alietol yla urea atravie-
san fácilmente las membranas celulares porque sun pequeñas y no poscen
carga eléctrica.

La bicapa lipídica de las membranas Celulares permite el paso del agua
por difusión simple. Debido a que el agua cansluye el solvente en que se bar
Tan disuelos los solutos y disperses las macromoléculas, el sentido del mo-
vimiento de las moléculas acuosas depende del gradiente osmótico entre
cabos lados de la membrana, En la sección 3-16 e analizar otros aspectos
vinculados con el pusaje del agua a través de la membranas celulares.

La difusión delas moléculas polare a través de la bicapa lipídia es tan-
19 menor cuanto mayor es su tamaño; las hexosas, los uminoácidos y ls mu
ceétidos, por ejemplo, préticamenteno difunden, En cuanto als nes, die
a su carga ddticw se unen a varia moléculas de agua, lo cual Les impide
sicavesar I bicapa liídica por más pequeños que seu en el capítulo 22 vi
mgs que el agua se compora como un dipolo)

Ta difusión simple se realiza en forma espontánea, con una velocidad di
rectamente proporcional aa diferencia de concentración (o gradient) del so-
to entre uno y oho lado de la membrana, como se observa enel gráfico de
la figura 3-19, Debe señalarse que la pendiente de la ect depende del gado.
¿e permeabilidad de la membrana al soluto, Como se vio, el sentido de In d=
fusiön depend del lado en que se halla más concen:
trado el soluto,

3-13. La difusión facilitada se produce a través
‘de canales iónicos y de permeasas.

La mayoría de las sustancias que atraviesan las
membranes celulas a favor de gradientes 一 es decir
sin gasto de energía— lo hacen a una velocidad me
yor à a esperable si su pasaje fuera por difusión sim-
ple, Ta diferencia s explica por la presencia de cer
tos componentes membranosos protsicos lumados

ig. 3:19. Velocidades de flo
Jo dels soto a raver
Um meras por foe
“imple sign lid,
Sgn sts genes dco

mie.

-own pi

69. 60 = mOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

anales iónicos y permeasas, a través de los cuales se facilita —aungue
también se regula — a transferencia de los solutos de un lado al otro dela
membrana.
FI sentido dela difusión se realiza siempre a favor de los gradientes de
concentración y voltaje. Así, ame una inversión de esos gradientes, el senti
¿o dela difusión también se invierte, Como vemos, cn la difusión facilitada
la fuerza que impulsa la movilización de las parículas del soluto es el gru
diente, y or l tanto no consume energía. Desde ste punto de visa, In di
sión facilitada cs similar a a difusión simple; la diferencia reside en que en
la primera panicipan estucturs proteicas reguladoras y enla segunda no.
/ Durant cl transporte pasivo de soluros por difusión faciliada os comple
Jos soluto-canal nico y soluto permeasa muestran caractcrítcas de espec
Ficidad y saturabilidad similares ala del complejo enzima: sustrato. Así sien
un sistema de coordenadas se representa ls velocidad dl fljo en función de
la concentración del soluto, se obtiene una cursa hiperbölen, lo cual marca
vna notable diferencia con I relación lineal directa de la ifusiön simple (ig,
+19). La hipérbols cs semejante a la derivada de Ia actividad enzimsticn en
función dela concentración del sustrato (ig. 234). Tal comportamiento in.
dica que el proceso es saturable. Cuando en un canal iónico o en una permes-
sa se alcanza la velocidad máxima de jo, ésa ya no sumenta por más que
se incremente la concentración del soluto.

Igual que en el caso delas enzimas, se puede definir la constante Kn co
mo la concentración de soluto en que se alcanza la mitad de la velocidad má-
xima de Dajo in I mayoría de ls circunstancias el valor Ky tiene una ra
«ción inversa con la afinidad del transportador por el soluto. À menor valor de
Key, mayor es I find, y viceversa. En consecuencia, en ete tipo de
rma la velocidad de flujo del soluto puede expreserse mediante una ecuación
Similar ls empleada para las enzimas (cap. 215):

[가기
Ker isi

onde J cs la velocidad de ajo; Ju la velocidad máxima de flujo 19] la
«concentración del soluto, y K la concentración del soluto la cu cl jo
cs iguala la mitad del máximo.

Como ocur con Is enzimas, existen sustancias que poseen estracturas
moleculas semejantes a a de ls solutos y que pueden unie a los canales
iónicos y u las permeases y producir inhibiciones compeiivas (cup. 2-17)
También se producen inhibiciones de tipo no compeiivo,

3-14. Existen dos cases de canales iónicos, los dependientes
de ligando y los dependientes de volle
Los canales fóncos on poros 0 nes Hdrllics que aravisn ls
membranas, formados por proteínas integrales tamomembranosts general:
mente de tipo mutase.
Exisencarales iónicos ca tod ls ols tato ene membrana plasm

tica como en las delos organcices. Son altamente slectivos, de modo que |
hay canales específicos para cada tip de ion (Nat, K*, Cu, CI, ete). Los
ms abundantes en 12 membrana plasmática son los canas pura eK

70. 3. MEMBRANAS CELULARES = 6L

Tabla 3-1. Concentración de los ones princi
pales dentro y fuera dela 08810
Hacii Berar

lo 4
os 15
<oons us
pura pa

고 1

I Majo de un ion es impulsado por el gradiete electroquímico resulan-
Le. como vimos, dela suma de los gradientes de concentración y de voltje
ente ambos ados de la membrana. En la tabla 3-1 se informan las concen
vriciones delos principales iones dento y fuera de la célula. Normalmente,
€ lado ctoslico de la membrana plasmática es electronegativo con respee-
Lo lledo exterior, lo cal favorce cl ingreso —o dificulta el escape— delos
ones con carga positiva, Con los ones negativos se da la situación inversa,
Por ejemplo, el gradients de voltaje se opone ala salida del K de I célula,
mientas que el gradiente de concentración la favorece. Cuando esas fuerzas
puestas se equilibran, el gradiente electroquímico es igual cero y el Majo
del ion se delene.

El potencial de equilibrio de un ion puede calcularse conociendo su con:
cesteción en el interior de la célula yen el medio extraceule, mediante la
ecuación de Nm

Tun
CT MG

donde Ves el potencial de equilibrio (en voltios); Res la constante de los ga
sos (1987 eal mol“ = °K), Tesla temperatura absolut; F la constante de
Faraday (2,3 x 10% cal V1; 2, la carga del ion, y Ce y Ci son las concen-
raciones extracellar e intscellas del ion

La mayoría de los canales iónicos ne están abiets en forma permanente,
pues poseen un dispositivo de apertura y cierre semejame al de una “com-
era", accionado por dos clases de factores (fig. 3-20): algunos canales
cen su "sompuerta” en respuesta a un cambio en el potencial eléctrico de
la membrana y 0006 cuendo ls lega una sustancia inductora (igando) por
ado citosólic o por el lado no iosólio (caps. 112 y 11-18). À los pr
eros se los llama canales dependientes de voltaje 210 segundos, canales
dependientes de ligando. Surge de lo expuesto que para que se produzca el
pesaje de un soluto a través de un canal iónico no sólo es necesaria I exis
tencia de un gradiente electroquímico, sno también un estímulo apropiado,
cu, según los casos, corresponde a un cambio en el potencial de membra.
a 0 al arribo de una sustancia inductora (ligando)

La estructura de un canal iónico semeja un cilindro hueco que araviesa 2
la membrana. Su conducto central se estrecha y se ensancha de forma seme-
June a un reloj de arena, de modo que posee amplias bocas de acceso y de

71. 62 = MOLOGIA CELULAR Y OACI

A nm - „Be ul
u

salida. En un punto el conducto alcanza un diámetro muy pequeño; eta z0-
ma le ds Ta especificidad al canal, puesto que en ela sc produce e reconoci-
miento 001 ion según su tamalo y su carga,

La pared del cHindro sc forma con varias prteinas transmembranosas,
cuatro en los canales regulados por cambios de voltaje y cinco en los cana.
les dependientes de ligando (fig. 3-21).

Los canales iónicos mejor estudiados son los de las células nerviosas incluso
se han clonado fos genes que codifican sus proteínas y analizado la secuencia de
sus nocldedOs Filo permitió establecer que son esructaras que se han cons.
vado con pocas modificaciones a través de I evolución, ya que existe una not
ble homología en dichos canales en especies flogenéicamente muy stants

3-15. Los ionöforos aumentan la permeabilidad de las membranas.
biológicas a ciertos iones.

Existen sustancias — llamadas fon foros — que ienen propiedad de incor-
porase a as membranas biológicas y aumente su permesbilidad diversos 0.
es. Son molécula de tamaño relaivamerto pequeño, con usa superficie hid
Tóbica que los permite inserarse en la bicaa lidia. Se conocen dos tipas de
iongforow los transpor ores móviles y los formadores de canales, Como les
«anales énicos, perte Mujos de ione basados en gradientes cecroquímicos.

Los transportadores móviles atrapan al ion en un Lado de la membrane,
Lo engloban en el interior de sus moléculas, gran 180° en La bicapa lipidica y
lo liberan del oto lado de la membrana (ig. 3-22A). A este grupo pertenece
«el anibiótico valinomieina, un péptido anular que trnsGero K*, Oto 1006:
foro de esta clases el lamado A 23187, que transfiere Ca y Mg"; es ut
lizado en experimentos en los que se des incrementar rápidamente la con
cenraeién intracelular de Ca.

000 FAT 0) ill
mermar WIEN I
En

A

72. 3, MEMBRANAS CELULARES m 63

1

Los ionóforos formadores de canales son conductos hidroföbicos que
permiten el pasaje de cationes monovalentes (Hf. Na’, K-). A ste grupo per
fence ja gramicídina A, un antibiótico uligopcpudico compuesto por 15
arinofeidos,Tiene una configuración helicoidal, y el conducto que se hala
nel interior dela hélice constuye el poro. Su cora longitud hace necesaria
la participación de dos molécules lomgiudinalmont slinadas pura construir
un poro transmembranoso continuo (ig, 3-228).

3-16. Las acuaporinas son canales especiales que permiten
el paso selectivo del agua

Aunque no se trata de canales iónicos, resulta oportuno analizar aquí un
dispositivo molecular que posibilita cl pusaje de agua a través de algunas
isembranas celulares,

En varias class de cluls —particulacmente los glóbulos rojos y las ep
tenes de los plexos corvidcos, la vesfula biliar y el bu proximal de la
jefiona la membrana plasmática es excepcionalmente permeable al agua.
riche mis de lo esperable si su transporte se relizara exclusivamente me-
dite el mecanismo de difusión simple analizado en la sección 3-12. Ello se
che al presencia de canales de paso especiales conocidos con el nombre de
acusporines.

Las scusporinas est constituidas por euro proteínas de 28 kDa iguales
are sf (menos una, que etáglicsilda), denominadas CHIP (por yue
{Forming integral protein), cada una de Is cuales se compone de seis héli

«<stransmembranoss. Como muestra la figura 3-23, en la formación dela
pared del caval itervienen solamente Is ds c hélices intermedias de cada
CHIP.Sibien se subo que el pasaj de agua através delas acuaporina se ea
lia sin la compañía de ones ni de otro tipo de solos, no se conocen las ha-
ses de esa especificidad,

3-17. Bisten distintas clases de permeasas pasivas, involucradas en
procesos de monotransporte, cotransporte y contratransporte

‘Como cn los canales fónicos, la pared de las permeasas está coménmen-

te integrada por varias proteínas ransmmbranosas mulüpaso. Cada permea

sa posce sitios de unión específicos para una o dos clases de solutes. acces

bes desde una o desde ambas caras de la hicapa. La fijación del sluro pro.
ece un cambio conformacional en la permeusa, merced al cual se transfiere
el material hacia loto lado de la membrana (Gig. 3-24).

Fn este sección slo analiaremos a ls pemneasas que permiten el tspaso
uso de solves, comespondient al mecanismo de difovitn facilitada, La el
vación se debe que la célula pose proteínas ranspoxtadoras similares pora con
Formac parte rspeso activo de olutos. con gasto de energía (ección 3-1).

ig 422. À Pie de ons
vé de info traneprtadars
mir. Br Pas does vés
{stoner formados cara,

ig. 323.Acoaporin. Sei
fin cone tanec que
pasa porel plano dela me
Fan Obs las cut
CIP teal cso cota.
Ieee

73. 64 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

ig, 324. Esquema que represent
una permean y el ed somo la

avisan lr hr

.
BG - Oz

Existentes cases de permeasis (fig, 3-25): 1) ls que ransfieren un solo
tipo de slut; esta forma de transferencia se Hama monotransporte (en in-
BI, unjpor 2) ls que transportan dos tipos de solos simultáneamen
ambos en el mismo sentido; este mecanismo se denomina eotransporte
(ymporn; 3) las que transieren dos tipos de soluros en semidos contrarios
esta clase de transferenciarecbe el nombre de contratransporte (anticrt)
Debe señalarse que en el eotranspetey en el comrtranspore las tansferen
cia de los dos solos se alla aeopladas obligadamente es deci, una no se
produce sin I otra,

Son ejemplos de difusión facilitada mediante permease 1) el monotrans-
porte de glucosa y el cotransport de Na” y glucosa en la membrana plasmf
tica de las células de la mucosa intestinal (sección 3-21) 2) el eontratrans-
porte de Nu? y H° a través dela membrana plasmática de csi todos los ipos
de células; 3) cl contearansporte de CI HCO; por una permeasa de la
membrana plasmitica delos erirocts, llamada banda 3 (cap. 5-36); 4) el
contrarunspore de ADP y ATP por la membrana interna dela mitocondria
(cap. 8-16) (ig. 8-10)

3-18. El transporte activo requiere energía

Cuando el transporte de un solto se realiza en dirección contraria a su
gradiente de concentración 0 de voltae, sólo es posible con gasto de ener-
gía, de ahí que a ese tipo de pasaje se lo llame transport activo,

LI transpor activo tene lugar a wavés de permeasas llamadas bombas, y
en este caso también existen formas de monatransporte, transpor y corse
transporte. Más aún, el ranspore activo de solutos presenta las mismas carac
tersicas de especificidad y setrabiidad señaladas para la difusión facilita,
“aunque difiere de esta por tealizase en contra de gradiente del soluto.

Existen innumerables ejemplos de permeasas involucradas en procesos de
transport activo. Fn las próximas secciones descrbiremos unas pocas, pre
senttivas de la mayoría.

3-19. La bomba de Na*K* es un sistema de contratransporte

‘Uno de los sistemas de ranspore activo más difundidos es el que estable
ce las diferencias en las concentraciones de Na y de K entro el interior de
célula y el liquid extracelular, que porel es responsable del mantenimien-
to del potencial clécico dela membrana plasmática, Se Lo denomina 80080.
de NarkK o Na'K’-ATPasay tiene por función expulsar Nar al espacio ex.
traceur e inducir Ken el cuosol (ig 3-26). Dado que transfiere solos
diferentes cn sentidos conteios, se wala de un sitema de contratranspere

La bomba de NerK- es un Complejo integrado por cust subunidades
dos ey dos ( (ai) que son proteínas icgrals dela membrana plas-

74. 3. MEMPRANAS CELULARES m 68

ES

mática. Cada subunidad «posee una masa de alrededor de 100 kDa y atra
‘ess Ja membrana unas ocho veces, En cambio, cada subunidad fes una gi
coprotina de unos 45 kDa que posee varias cadenas oligosacárida enel ex-
eme que da ula cara no ctosólica de la membrana. Los lípidos de laica
pa vecinos a ls cuatro cadenas poipeptídics influirian en el funcionamien-
vo dela bomba, va que ésta se inactiva cuando se la ía y se extraen los 1
pidos que la acompañan,

Las subunidades «tienen sio específicos para la fijación del Na en sus
extremes ctosólicos y sitios reservados para la unión del K~en sus extremos
extern. La transferencias de Na’ hacia el exterior y de K* hacia el 01091
se hallan acopladas: una no puede realiarse sin la tra. Como consecuencia,
의 funcionamiento de Is bomba proveca el intercambio de Ne intracellar
por K' extracelular; ambos flujos se realizan en conta de sus respectivos
ardent.

El sistema necesita energía, que se biene de 18 hidrlisis del ATP. Para
ll, la Na'K'-ATPasa cataliza dicha hidrólisis mediante una reacción que re
wiere a presencia no sólo de Na' y de K sino también de Mg“. FI ATP ce
ne a un sti específico de la subunidad «en la cera cioslica de le mem-
brane y su hidrólisis se halla acoplada al ranspore de los iones, Cada ATP
que se hidroliza posibilita el transporte de tes Ne" hacia e espacio extrace-
lular y de dos K hacia el citosl. El resultado del funcionamiento de La bom-
ba puede resumirse mediane eta ecuación:

Ganzen

¿onde os subindies à y 0 junto alos símbolos Na! y Ki indian “intracelu-
101 y extracella”, respectivamente.

El sentido del flujo puede reverse si las concentraciones de Nate y de
Kc; aumentan por encima de ciertos límites y se agrega ADP y Pen este caso

fa ea

Ne

| mm

if nf ti
ul WP 0

Lu

hy. 32.tpos de permasas
‘gin can amet poe
Seep dn stam yon
Segundo as, as dress
Snag o con

Fig, 326, NRA ©
Baba de Nak

00 . 0 060

75. 66 m BIOLOGIA Cha UA Y MOLECULAR

zoe nresmo laNek-

Pasa cría como una ATP sintssa, No obstan-

cee Le, normalmente la bamba acta de acuerdo con la 0048:

Fig 3.27-Teneporte asco
Yala de inn pio
es Ae de pee
is cn putas (ap.
Sc aan ee ame
rl els prea

“ales spires ados
dojo deep, Anse
oca nes en cl

‘ona de a rent a.
‘ee paivament Ell sede
inves de una perma co
trrspartadoa pasiva. Sin

Nat debe expoliado

ica ac eurmchlar
pore! ado oso de nce
TS
Pom ¿ER

«ión amedicha: expee res Na por cada dos K que ingre
san fig. 3-26) Ello crea la diferencia de voltaje 0 el po-
nein eléetion que existe entre ambos ados dela mem.
rana plasmática, donde el lado ciosólic es normalmen.
te elecronegativo con respecto al lado extracelular (fig.
3-26). Ala bombas que generan potenciales eléctricos de
‘membrana se las define como electrogénica.

Durante su funcionamiento, la Na'K”-ATPasa at
viesa cidl de fosforilación y desfosorilación que de.
terminan cambios alternados en su forma, De los meca.
nismos propuestos para explicar cómo acıda la bombo,
ol que más se ajusta os resultados experimentales es el
siguio

1) En as subunidades existen sitios de alt afinidad
para tres Nat, un ATP y un Mg, fácilmente accesibles
desde la superficie citosólica de la membrana plasmática,
Cuando se produce la hidrólisis del ATP se libera el ADP y el rer fosfato es
transferido a un cido apático de una de as subunidades a, lo cual propicia
la fijación de tres Nar en el interior del transportador

2) Pronto se produce un cambio eonfarmucional cn la estructura dela er
casa, Como resaltado, los Na’ quedan expuestos hacia cl lado exterior de a
célula, Además disminuye su afinidad por las subunidades a, por lo que los
Na son liberados en el medio extracelular.

3) Entre anto, dos del liquide extracelular se unen à I permease y se
{jun en sus sitios e la subunidades a. Esta unión provoca la liberación del
fosfato ligado al transportador.

4) Tal desfosforilacién hace que cl transportador recupere su configura:
«ión original, por lo cual los K quedan expuestos hacia el interior de la ee-
Lula. Dado que además disminuye su afinidad por las subunidades, estos o-
ex ingresan en el ctool, lo cual complet. 0100.

3-20. Algunos fármacos cardiotónicos inhiben la bomba de Na*K*

La No'KAl Pasa es inhibida por fármacos del tipo de la oxabaína y la
digiioxina — ampliamente utilizados como cardictónicos — los cuales blo
quean el contratramporte de Navy K' en concentraciones de 10 M. Estas
“sustancias actónn en Ja superficie de la células uniéndose alos sitios de las
suunidades « reservados para los K-. La inhibición de la bomba de NarK・
se debe a que los cardotónicos, al competir con el K*, impiden la libera
ción del fosfato ligado a la subunidad c del transportador. Como conse-
cuencia, el sistema se bloquea y disminuye la salida de Na" al medio ex
tracelular Esto hace caer el rendimiento de un contratransportador pasivo
el de Na” y Ce? — mediante el cual ingresa Na" en a clay sale Ca
Dada la menor oferta de Na" desde el líquido extracelular, se inhibe su
tercambio con el Ca, que se reiene cn el cites. La mayor concentración
de Ca" cilosólico hace contraer alas células musculares cardíacas con más
fuerza (caps, 5-33 y 5-34),

76. 3 MEMBRANAS CELULARES = 67

3-21. Diversos transportadores pasivos, aunque ajenos a Ia bomba
de Na*K*, funcionan bajo su dependencia
La dependencia del conraransporiador de Na" y Ca de la actividad de
に bomba de NrKr es sólo un ejemplo de los muchos que existen durante el
Ficionamiento normal de la célula, En efecto, una amplia variedad de trans
portadores son impulsados por el gradiente de Nar generado por esa bomba,
< cual “tase” a los demás. En consecuencia, i la bomba de Na'K se de
los transportadores pasivos que dependen de ella dejan de funcionar
El transportador de glucosa y el cotrensportedor de Na° y glucosa, respo
sables del transporte tanscolular del monosacárido a través del epitelio dela
cos intestinal, son otros ejemplos representativos de transporte acoplado,
niento de la bomba de NarK (fig. 3:27)
lo es el contatransporte de Na! y HI. El Nar ingresa en el cito»
sol 2 favor de su gradiente y se intercambia por H'.que es expulsado de la
<élla. Este mecanismo tene gran importancia en Ja regulación del pH intra
collar y e halla presente en csi todos los tipos celulares

3-22. Una bomba de K*H* es responsable de la
formación del HCI gástrico

En la membrana plasmática de las células parctales de la mucosa gst
<a existe una bomba de ICH" cuya estructura no es bien conocida. Da lugar
al contratramsporto de K” y H° con gasto de energía, ace que se ineremen-
ten los niveles de K ene citosol y permite qu se alcancen clevadas concen-
¡raciones de Hr enla secreción gásuia. Secundariamentc cl gradient clee
'roquímico del K* determina su alia pasiva desde In célula a a cavidad es-
‘omacal. Lila es acompañada por la salida de CI. que en la luz del estómago
se une ul Hy forma HCI (fis. 3-28). Como puede verse, la formación de HCI
en e jugo gástrico depende dela actividad de la bomba de KH"

ELK" y el Cr salen de la célula por sondas permeasas monotransportado-
ras. EICH proviene de la sangre € ingresa en la cólul par el lado opuesto del
pico gástrico através de un contratransporador pasivo de CI y HCOT si-
nila al de los eritrocitos (seción 3-17).

ig 3.28 Formación dl ICH
ala cavidad etree OF
as, ramon anclar
fe Cry de qué mea Toa
‘id el oda de RH
oma sont cines
os oe trasporte

movooe emo
3-23. Distintas bombas de Ca?" mantienen RTE:

la concentración del ion en el

Ghtosolenrveles muy jos #9 ©)

La concentración de Ca” en el citosol se Unes xt
Tatiene en niveles bajísimos (más de 1.000 |

veces menores que los existentes en la matiz

extracelular) debido a que existe un sistema

que lo expulsa, Así, tanto en la membrana

toi hacia el espacio extruclular y hacia
l interior del citado recul, respectivamen-
Ta bomba de Ce? pose sitos específicos

plasmática como en la membrana del reieu-
lo endoplasmético (o del retículo sarcoplas-
ático, en la 00112 muscular) existen bom- eo;
bas de Ca?" que transfcrencl catión desde el con
co

e

wos? Sor

77. 68 = OLD CELULAR Y MOLECULAR

de alta afinidad para el Ca" en la carncitosólica de ambas membranas. Al
igual que la bomba de Nur", la bomba de Ci’ requiere Mg?" y energía, que
toma del ATP,

3-24, Una bomba de Hr dismi
y los lisosomas.

‘Una sta concentración de H en el interior delos endosomas y los iso:
mas es erueil para I activación de sus enzimas hidrolicas, las cuales se ha
lan en condiciones de acuar sólo cuando el pH en esos organoides se red
ce, respectivamente, 6,0 y a 50 (cap. 7-33). El transporte de Hr desde el ei
tool al interior del cndosoma y del lisosomu es un proceso activo que depen:
de de una bomba de 11* (o bomba protónica) present en la membrana de
ambos organoides (caps. 7-28, 7-30, 7-31 y 7-33) (igs. 7-22 y 7-24),

y el pH de os endosomas

3-25. Existen dos tipos de transporte de H* en la mitocondr
uno activo y otro pasivo

El traslado de HS através de la membrana interna de la misocondri du
ant el avance delos eletrones por la cadena respiratoria es otro cjemplo de
'ransporte activo unque en lla energía no es provista porel ATP sino por
el citado recorido electónico (cap. 8-15).

El gradient electroquímico que se crea entre ambos lados de la membra-
‘ne mitocondrial interna es wilizado para sinttizar ATP, al etomaz los H a
la matiz mitocondrial através de un transportador pesivo asociado ala ATP
sima (figs 8-10 y 8-12)

3-26. Las MDR son transportadores que confieren a las células
resistencia a ciertas drogas

Las proteínas MDR (por mudtidrug resistance) pertenecen a una familia
de transportadores activs que se idetfican con lu sigla ABC (por ATP-bin
ding cassene) porque poseen un par de dominios o “essets” con actividad
ATPasa. Esta hidroliza cl ATP que prove la energía necesaria para movilizar
a determinados solut en contra de sus gradients.

Los transporadores ABC se encuentran normalmente en las membracas
de muchos tipos celulares. Han sido identificados en la membrana semi
ca, enla del retículo endoplasmítico, enla del peroxisoma y en a membra-
na mitocondrial interna, Algunos de esos transportadores tienen por función.
eliminar sustncis tóxicas derivadas del metabolismo cellar normal, En
cambio.oùos permiten cl paso de moléculas de tamaño mayor que el espera:
do, como polipéptidos pequeños (caps. 7-14 y 724).

A veces, cientos tips de transporadares ABC aparecen en gran número,
en la membrana plasmática de varias clases de células cancerosas, a ls que
les confieren una indeseada resistencia conta algunas drogas citotóicas
Ello es debido a que las MDR bombean a. es drogas fuera de las células can-
cerosas, lo que hace que éstos se vuelvan resstetes ala quimioterapia

Por 000 lado, se ha observado un aumento similar de proteínas MDR en
la membrana plismática de los linfocitos infectados por el virus tipo 1 dela
inmanodeficiencia adquirida (HIV-1) 10 que contribuiría a su resistencia a
«togas antivirales como la AZT.

78. | 2 MEMBRANAS CELULARES m 的

‘También se produce un incremento de proteínas MDR en la membrana
plasmatica de las eluls de algunos paris, que por al motivo se hacen re-
‘intents alas drogas antiparasitarias Por ejemplo, la Leishmania (agente de
À leishmaniasis) puede desarrollar resistencia al antimonio y a otros cor
puestos, mientas que el Plasmodium falciparun (agente de la malaria) sue-
I acer lo propio con In eloroquina, la halafantrin, la primaquina y la me-
oquina, Como en los casos anteriores, aquí también las MDR bombear las
drogas fuera de hs células, lo que anula su poder terepémico,

3-27. En la fibrosis quística se hall alterado un canal iónico
para gl Cr

a fibrosis quística es un grave desorden causado por la producción de se=
ediones muy viseosas que obstruyen la lz delos bronquios. los conductos
¿e varias glándulas (como el páncreas), el tubo intestinal, et. Se manifiesta
ce individuos homocigotos que poseen mutado el gen codificador de la pro-
tei CFTR (por cystic fivosis mansmembrane conductance regulator). que
en algunas cells epiteliales se comporta como una permeusuy en otra co-
‘mo un canal jónico dependiente de ligando. La proteina CETR sc halla invo-
lucrada enel transpor de CI através dela membrana plasmática, y cuando
«es defectuosa el mecanismo que leva ala fibrosis quística es el siguiente. Da
do que el transporte de CI a través de la CFTR bloquea, disminuye el
nión en la 102 de los conductos afectados y, por consecuencia, disminuye
también el catión Na” (Rg 3-29). Finalmente, le menor concentración dee
os iones determina que el agua se retire y ello meat Ja viscosidad delas

Debido a que la CFTR pertencee la familia de trumportadores ABC, re
sul llamativo que en algunas células no actéc como una permeusa activa sj-
To como un canal iónico dependieme de ligando, que como se sabe es Pas
vo, En esas células, una quinasa activada por el AMP cíclico (cap. 1-15)
controla a apertura el canal iónico y, por ende, el paso del CI a favor de su
gradiente electroquímico

LA MEMBRANA PLASMATICA Y LA PARED
DE LA CELULA VEGETAL

3-28. La membrana plasmática de la célula vegetal se halla rodeada
por una especie de exoesqueleto

Las células de as plantas son similares a las delos animales, aunque pre
senta alguns diferencias (Figs. 1-6 y 1-7) Por ejemplo, lu célula vegetal po
eo una gruesa pared celular que envuelve a la membrana plasmática, como
si se tratara de un exoesquelto

“Además de dare protección y sostén mecánico la célula y determinar su
‘rma, dicha pared paricipa en el mantenimiento del balance mola presión
wmGGce intracelular y la tendencia del agua a penetrar en elcitosal

“También el crecimiento yla diferenciación delas céluls vegotules depen
‘denen gran medida dela organización dela pared celular As, partir de és
ta se produce la diferenciación de la colas del cámbium, de los vasos cn-
osos del floema (los cuales sirven para cl transporte de material desde las
hojas) y delos vasos del xilema (que e legnifiean)

79. TO = MOLOGIA CELULAR Y Mouse a

Fig. 229. A. Tanne de Cl a wz DEL CONDUCTO.
tenes de aprte CER Sada

cn la mean pasa go da
ao de condi Bc Blues
‘defecate FIR 0000

3-29. La pared celular contiene un reticulo microfiri

La estructura 60 18 pared celular puede ser comparada con la de un pst
co reforzado con fbrms de viari ya que est consiida por un reteulo mi
crofibrilar incluido cn una matriz de moléculas unidas ete si

as microfibrils de apre cla están compas principalmente por
celulosa, el producto más abundante en la Tiera. Se trata de cadenas rectas
de polisucéridos formados por unidades de glucosa, ligadas por enlaces BI
(fig. 3-30). sas son ls cadenas de glucano, que mediante uniones de hide.
geno inramoleculaes e Intermoleculares producen la unidad estructural o
microfbrill, la cual tene 25 am de diámetro y está compuesta por casi
2.000 cadenas de glucano, Las mierofbrillas de celulosa se asocian entre sí
y componen un enejado semierisalino, que se combina con proies y con
Polisucáridos no ceulósicos para formar la pared celular

La matriz de la pared celular contiene algunos polsacóidos y lignina, el
principal componente de la madera. Los polisacáridos más importantes son
1) sustancias pécticas solubles en gus, que contienen galactosn, urabinosa y
Ácido galscturónco, y 2) hemicelulosas, compuesta por glucosa, xilos ma
osa y ácido glucurónico, La lignina se encuentra sólo en las paredes de las
élus muduras y está formada por un compuesto aromático derivado de la
Polimerización de fenles.

“Algunas paredes celulares pueden tener sustancias cuticulares (ceras) y
ptsitos minerales, como slicatos y carbonatos de sodio y de magnesio, En
los hongos y las levaduras la matriz de la pared celular contiene qui
polímero de a glucosamina.

3-30. La pared celular se compone de una pared primaria
y una secundaria

La pared cellars bastante compleja y en algunos vegetales se halla muy

diferenciada, Suele contener dos componentes —la pared primaria y la pared

secundaria—, los cuales se desarrollan sccuencialmente y e distinguen por

la composición de sus matrices y por la disposición de sus microfibrils.

La pared primaria comienza a formarse con la división celular, a parir
de una etrctura llamada placa celular, que parece durame la elofase en el
plano ecuatorial entre las furuas células hijas (ca. 18-21). La placa est
compuesta por vesículas del complejo de Golgi que se alinean cn el plano

80. 3. MEMBRANAS CELULARES = 71

cusorial de I cu y forman el primer rudiment o caps intermedia de 18.
fur pared celular Est capa sólo contiene pta, un compuesto amorfo.
que poste ácido galactunónico,

Posteriormente, cada célula hie deposita tras capas, compuestas por poe
tina, hemiceulosa y un redculo laxo de microfibrils clulóicas orientadas
\ransverslmente con respecto al eje mayor de a célula, cuyo conjumo cons
it la citada pared primaria,

Sólo cuando le célula alcanza su madurez aparece la pared secundaria,
que comprende materiales agregados sobre la superficie interna de La pared
primus, sea cont espesamientos localizados (vasos del xilema) 0 como un
spesamientg homogéneo (tubos cribosos del floema). Ln ambos casos le ptr
red secundaria queda formada por celulosa, hemicelulos y escasas sustan-
cias pias.

La diferenciación ulterior del xilema se produce por la infiltración de
nina en los espesamientos localizados, En este aso, el polímero reemplaza al
agua e infla a la matiz y u las miroñbrillscelulsicas. Cuando la pared
ご: lineal célula vegetal muero,

3-31. Los componentes de la pared celular se originan en el complejo
‘de Golgi en relación con la membrana plasmática

chan descrito dos vis principales pare labiogénesisde la celuose y de
¿aros componentes de la pared celular Una comprende al complejo de Golgi
(cap. 7-44) yla ota está asociada con la membrana plasmática

La imervenciôn del complejo de Golgi es evidente en ciertas algas cuyas
paredes estin formadas por escamas. Estas tienen un material amorfo y un re-
‘culo microfibrilr radial asociado con otro espiral. Las membranas del com
jo de Golgi polimerizan cadenas de glucosa para formar microfibrils de
slulosw por medio de glucosiltransteraas, Luego las microfibrlls se orga-
izan en escamas y se liberan en la superficie

La membrana plasmática es el ii más frecuente para a sísis dela co-
luosa. Ella no descarta ls funciones esenciales que desempeñan el retículo
erdoplasmítico y el complejo de Golgi, ya que las glucosiluansfrases son
sintetizada en ribosomas asociados 3 dicho retículo, psn al complejo de
Golgi y de alí ula membrana plasmática, donde se produce la sinesis de las
icrofibrillas celulésicas.

Antes se señaló que en os hongos y en ls levaduras I pared celular se
compone principalmente de quitina se polisacérido es sintetizado por la
nzima quitina sinttasa en presencia de UDP seetilglucasumin, La enzima

Ci MOT

Fig. 3.0, Fleet esto
‘esos alos de organ
ón tbe DK Mine)

X}

81. 72 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

es activada por protólisis y por ls luz, que ucolra la síntesis de qu

in. Se

Ru encontrado quitinatransferasa en los quitsomas, unos organoides vieu
lares de 40 a 70 mm de diámetro que parecen ser los vehículos que entregan
la enzima a os sis de síntesis en I superficie celular

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82. Citosol

4-1. Introducción

En el capítulo 1-3 se vio que las células caritas poseen algunas seme=
‘eis con ls procariotas. Ast closol —o matricitoplasmática — de la
ula eucaiota contiene muchos de los componentes que se encuentran en
의 protoplasma dela bacteria, por ejemplo, complejos enzimáticos de diver-
so orden y molécules de ARN ribosómico, mensajero yde transferencia, Las
diferencias entre ambos tipos celulares están dadas por la presencia en la cé-
lu cuceriota de varias estructuras singulares, como el núcleo, el choesque-
ot, lo organoides que imegran 01 sistema de endomembranas as mitocon-
¿tias los cloroplastos en la célula vegetal) y los peronisomas.

La cólla eucario so halla dividida en numerosos compartimientos, en
re los cuales sobresale el núcico, La pare de la célula que no corresponde al
núcleo es dcir, elctoplasma-— puede sr subdividida esquemiticamen
er dos espacios, el correspondiente al citosoly el encerado en el interior de
los organodes. En este esquema, e citosol es considerado como el verdade-
ro medio intern celular, que e extiende desde la envoltura nuclear hasta le
membrana plasmática y que llena el espacio no ocupado por e sistema de
omembranas, as mitocondrias y los peroxisomas (fig. 16).

En promedio, el ctosol representa el 50% del volumen kl citoplasma
fra que aumenta en las olulas embrionaris y en las menos diferenciadas,

El pH del ciosol es de 72.

4-2. El citsol contiene componentes muy variados.

Mediano la técnica del fraccionamiento celula descrita en el capitulo
23-28, se obtiene —además delas ruceiones nuclear, mitocondrial y miero-
Samica - una ración fluid sobrenadante que contiene los componentes
schien.

En ella se detectan los elementos del ctoesqueleto
soma con los cenríolos—, un gran nómero de enzimas (por ejemplo, as que
intervienen en la glucólisis), la mayoría de las moléculas que conducen se
ales dento dela célula, los elementos que dirigen la síntesis delas prot
nas celulares y extraceulaes (es decir, os ribosomas, las ARN mensajeros

incluido el cento-

y los ARN de transferencia, las chaperonas, los protcasomas, las inclsio:
es, ecétra,

83. 74 m OLA CELULAR Y MOLECULAR

4-3. El citosol suele contener inclusiones

‘Cuando se ucumulan en el cioxol en grandes cantidades, 01074 macro.
molécules forman estructuras detectables con el microscopio — denominadas
Inclusiones— que carecen de membrana

Por ejemplo, tanto en los hepatocits como en las células musculares cs
isla es común la presencia en el citosol de gránulos de glucógeno (figs
1-11 y 41), Se llaman glicosomas, miden entre 50 y 200 nm y estén com-
puestos por subpaticulas de 20 a 30 nm de diámetro. Es preciso señalar que
en las imágenes ultramicroseópicas Jos glicosomas no corresponden directa.
mente al glucógeno: representan alas proteínas eozimálica que intervenes
en la simesis y enla degradación delpolisacérido, cuya molécula no toma los
colorants eleeréniens de uso coiente, Los gránulos de glucógeno consti
yen depósitos de energía paa las células ello es claramente visible en la cé.
ul muscular, enla que los gránulos desaparecen durante las contracciones
¿debido a ln glucogendlisi producida para proveer glucosa. Fxiste enferme
dades congénitas producidas por mutaciones de os genes que codifican a les
enzimas que regulan la sintesis y a degradación del glucógeno, conocidas
como glucogenosis En ells las células muestran una acumulación excesiva
de inclusiones de glucógeno o forms anormales del polisacórido.

Diversos tipos de células contienen gotas de grasa (riacilliceroles) en
cd citosol, que también constiuyen reservas de energía. Son muy comunes
en os hepatocitosy enla células musculares cstiadas En las cóulas mus-
culares as incusiones de gras se localizan corca de ls mitocondrias, hacia
Jas cues se dirigen los cidos grasos de los riacilgliceroles para su oxi
ción (cap. 8-9). Las células llamadas adipocitos contienen una gran gota de
grasa —con numerosas gotlas a su alredodor— que ocupa cas todo el ito:
sol ig. 1-8)

[Enel citosol delas células seretors de la glándula mamaria en actividad

ig 42. Micra alectánica
de setos del coplas de a
‘la hein E echo! vec
o al rea edoplsmátco 1.
(REL) se disinguen mumarosss
eats de glcógeo (Omer
‘sel eto olantieo a
oso (REN) 4500 (Conesa de
Git. Pass)

84. genen gots de grasa que se conven en lementos importantes dea
ico. Durante la secreción mamaria cada got alec aca env por
tn fins capa de cool reas por una fracción dela membrana plasm
Là ceci apocrina) (Be, 42)

En algnos tpoy cells el no conten plgmentos (sustancias con
color propio) que se labora en emis ua 0 provienen del extern. EI
tus fd sl pofusina,d color marrón, compuesto po fostlipios

«nados con poca» Debido a que sumen con In a se I conoce
em pigmento de desgaste (ap. 13)

Finale, en lool de algunas tues iay estas depots de
imifeaeo ro general desconocido.

4-4. En el ciosol los ribosomas sintetizan proteínas
La síntesis delas proteínas celulares tene lugar en los ribosomas, de cu

yo estudio nos ocuparemos en el capítulo 16 Se tata de stracturs rihonu- Fi

looprteicas muy complejas, la mayoría de las cuales se localizan en el

MO
0 }
ㆍ @ @

\ し
1°.

=

i. 4.2. Esquema de ao

q

Tal mamaria sta, cn mu
es goede rs e el

sosol (en ls capitulos 8-11 y 9-15 se verá que también existen ribosomas en PR uc nee
las mitocondrias y los cloroplastos), ti pve de am por se
Solamente una pare de ls proteínas que se sintctizan en los ribosomas ci. Sm epoca

tosólicos permanece en el ctoso, ya que la restantes emigxan hacia el nôcleo.
cl sistem de endomembranas, las mitocondrias y los peroxisomas (ig. 4-3)

‘Como es lógico, para que las proteínas puedan llegar a csos destinos se re-
quiere de un sitema de señales específicas que sean capaces de discriminar:
los, fin de asegurar la Nlegada de cada proteina al lugar que le caresponde.
‘Tales señales se encuentran en las mismas moléculas procius y consisten en.
una o veras ocuencias de unos pocos aminoácidos, denominadas péptidos
señal y señales de anclaje (cop. 7-12).

Según cuál sea el destin dela proteins que emerge del ribosoma, ou se-
ecc se localizan en el extremo amino, en e extremo curboxil o en uno,
‘© más puntos intermedios de la cadena proteica, La tabla 4-1 informa sobre
las señales más comunes halladas 60 las proteínas quese dirigen al nécleo, al
sistema de endomembranas, as mitocondrias y 4 los Peronisomas. Natural
nee, las proteínas que no emigran y se radican en el citsol 00 necesitan
ingin tipo de señal

ig 43, Destinos de as potins

Sitesi e he nboremas >

85. 76 = MON DGA CELULAR Y MOLECULAR

Tabla 4-1. Ejemplos de pépt

dos señal y señales de anclaje

Prost pra letal
pren

Seul de nj pal to
ninio

Pt señal pra el ceo

UN Met Met SPV Sr Leu AL Les PTA
eu Al Ge Gia Leo Te ys Co Ge Ma Phe a て Do-

“iy. Lee Tr ie Gy Ser Cyt Me VN ye He So
LG le y A Selle Tp le Sec --000

NE eo Ale
‘Abs Gi Gir ALL -000-

ido sl paca a mine Net Sens Arg in Sere Arp Pool
Kor

Pépin ch pr perio

‘The arg het es Cy Serbe Ag Melanie >

“Hs Sert L-CO0!

4-5, Las chaperonas asisten a las proteínas para su oportuno
y adecuado plegamiento

Si bien las proteínas adoptan formas tridimensionales que dependen dela
Secuencia lnea delos aminoácidos que las componen (cap. 29, mo siempre
se plicgan correctamente, Para que sus plegamientos sean cortecis se neve:
vila entre otros requisitos, que se produzcan en el lugar adecuado y en el mo
mento oportuno, 10 cual se logra por la intervención de unas estructuras Th
mad chuperonas, que se designan así porque acompañan a las proteínas y.
一 sin ejerce acciones directas sobre ellas previenen sus plegamientos pre
matoros y cuidan que sean conecto

Existen tes familias de chaperonas, denominadas hsp60, hsp70 y hsp30
(or heat shock protein). La sigla hep se debe a que en las céllas sometidas
2 golpes de calor se pierde el plegamiento de las proteínas (se desnaturalizan)
y sumenta consierahlemente el número de las chaperonas las cles asisten
2 ls proteínas despauralizadas para que vuelvan 3 plegar, El nómero que
acompaña 2 12 sigla hp corresponde al peso molecular de la primera chape-
rona descubierta en cada grup.

Las chaperonas hsp70 son monomércas y poseen un surco en el que cabe
6 una pare de la proteína asistida, de mantra que se necesitan varias che-
Poronas hsp70 para cada proteína (fig. 44). in cambio, ls chaperonas hsp60
son políméricas y están integradas por 14 0 18 polipéptidos denominados
chaperoninas, lus cuales cumponen una estructura cilíndrica en tomo a un
«espacio central, adonde ingresa la procína que va user si (ig. 4-4)

Para ejemplificar cómo actúan las chaperonas hsp70 y hsp60 analizar
mes sus efectos sobre las protínas del tool. A medida que emana del rio

Fig. 4. Esqenas dels shape
‘a hpi yep, 티 mana
e cin de apena 0 se
Fa en gu 113.

86. soma, cada proteína ctosóica se asocia con sucesivas ehaperons hsp 70, cu
ya función s prevenir el plegamiento prematuro —a menudo erado— delos
‘ramos proticos que van saliendo del ribosoma. Además evitan que la pro
10102 naciente se combine con moléculas inspropiadas. Cuando la proteína.
mia de sintizase, se desprende del ribosoma y de las chaperonas hsp70,
coneluye su plegamient y e instala en el ctoso No obstame si algunas de
sus peres no se plegaron o lo hicieron mal ingresa temporalmente en una.
chaperona hsp60, dentro de la cual —aislad de los demás componentes cr
vosólicos— termina de plegarse o deshace su plegamiento incorecto y se
pliega de nuevo, tando de hacerlo sin cores.

Las pteti destinadas al sistema de endomembranas, x diferencia delas
citoslica, debido a que a medida que salen del ribosoma ingresan en el re-
culo endoplasmático, se pliegan en I cavidad de este argunoide, que cuen
1a con chaperonus hsp70 (cap. 7-12).

Respeeto de las proteínas destinadas a las mitocondrias, desde que salen
del ribosoma son asistidas por chaperonas INp70 ctosólicas, las cuales las
mantienen desplegadas hasta que Hegan a su paradero. Ln el capitulo 828 se
verá que se pliegan después que se incorporan a las mitocondrias, en cuya.
mai hay chaperonas hsp7O y hsp60

Opuestament, las proteínas destinadas a los peroxisomus los abordan
después de haberseplegado en el cool (cap. 10-5), delo cual se deduce que
se pegan con la asistencia de haperonashsp10 y hsp@D itosölics y que los
peroxizomas oen de chaperonas,

Lo mismo ocure con he proteínas destinadas al núcico, que tampoco posee
chaperanas. kn el capítulo 12-4 se analizará cómo css proteínas —plogadas
+ dtowol amaviesan fs poros de a envoltura nuclear, y en cl capítulo 11-6
o verá que algunas lo hacen asociadas à chaperonas de I familia hsp.

Debe agregarse que las chaperonas consumen energi derivada del ATP y
que pueden ser reutilizadas apenas concluyen sus funciones.

4-6. En el ciosol los proteasomas degradan a las proteínas
que deben desaparecer

lin el cosol existen estructuras que descmpoñan funciones opuestas a las
delos ribosomas, ya que destruyen 2 las proteins. Así, cuando una proteína.
debo desaparecer —porgue se ha plegado ma se ha dañado o su Función ha
concluido —, es degradada por un complejo enzimático de unos 700 kDa la-
‘made protesisoma.

FL proteasoma es de forma cilíndrica y se compone de varias proteasas
ispuestas en torno a una cavidad central, adonde ingresa la proteína que va
ser degradada (fig. 45), Su estructura es más compleja, ya que junto a ca
‘ds extremo del cilindro se halla un “casquete” proteico integrado por alrede
‘der de 20 polipópidos reguladores

Para poder ingresar en el proteasoma, ls proteínas destinadas a desapare-
(sr deben ser previamente “marcadas” por un conjumo de polipéptidos ci
cos iguales entre sí, de 76 aminoácidos cda uno, amados ubiquitinas,
En la figura 45 se resume el 01010 seguido por estas moléculas. La primera.
ubiquitin cs activada por 12 ensima El, que la transfiere a In enzima E2. À
«continuación, con la ayuda de la ligasa ES, 0! complejo abiquitina-E2 se une

7

87. 78 = MOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

A la proteína que debe degradar. Puesto que el proceso de transferencia e
ire las enzimas Ll y 12 se repite varias vecs, Is proteína queda conectada
on una conta cadena de ubigutias.

De inmediato este complejo es reconocido por los polipépidos regulado:
es de uno delos casquete, los cuales separan a las ubiquitinas, deshacen el
plegemiento de a protein y la itroducen en a cavidad del proteasoma, don:
de es degradada por las proteasas Se originan oligopépidos conos, los cu:
les salen del protcasoma y se vuelcan en el

Fl proceso desto consume energía. Esta es cedida por moléculas de ATP de
ya rés sc encargan sis ATPasas simadas en los casquete el protease.

“Cuando finaliza la degradación de la proteína, el proteasoma y las ubiqui-

ua

tinas quedan dispon

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fing enge involved inmate oc Sprain

88. Citoesqueleto 5

Forma y motilidad

5-1. El citoesqueleto está compuesto por tres tipos de filamentos

y numerosas proteínas accesorias.

Las células eucariotas poscen un armazón proteico filamentoso desplega-
do por todo el citool, al que se le ha dado el nombre de citocsqueeto, Está

niegrado por es class de lamentos —los filamentos intermedios, los mi-

eouibulosÿ os filamentos de actina (ig, 5-1) y un conjunto de proteínas
“accesorias, clasificadas como reguladoras, ligadoras y motoras

Las proteínas reguladoras controlan el nacimiento, el alargamiento, el
scortumiento y 10 desaparición de los tre filamentos principales del 01005
queleto. Ets procesos se basan en las propiedades moleculares de los fi
lamentos, puesto que son polímeros integrados por unidades monoméricas

dispuestas linealmente — que pueden sumarse 0 estarse

Las proteínas ligadoras conectan a los filamentos entre sí o con oros
‘componente dela esta

Las proteínas motoras seven par trsladar macromoléculas y organoides
den punto a otro del citoplasma. También hacen que dos filamentos con
00s y paralelos ene sf se deslice en direcciones opuestas, Io cual consti
ye le base de la motilidad la contracción y los cambios deforma de la cé-
ula Esa propiedad le confie una función adicional al citocsqueeto, la de
serel “sistema muscular” dela célula, es decir, la citomusculatura. Fl ejem-
plo más estructurado de imeracci entre filamentos y proteínas motoras se
encuenta enla miofibrilla de la célula muscular esqueléia, en a que com
ponen un armazón macromolecular adoptado para la contractile.

El eitoesqueleto da la forma —estable o cambiante — alas células, como,
resultado dela ineracciónde lose ios de filamentos con distintas proie

En primer término serán analizados los filamentos intermedios, luego los
nicrotibulosy finalmente ls filamentos de actina, cada uno con sus respec-
tias proteínas accesorias.

Ps CAS a choral.

89. 80 = MOLOGIA CELULAR Y MOLECLLAK

FILAMENTOS INTERMEDIOS
5-2. El diámetro de los filamentos intermedios es de 10 nm

En el citocsqueteo de la mayoría de las células exiten filamentos de 10 am
de dime; se denominan intermedios porque tienen un grosor menor que el
delos mirotibules y mayor que el delos filamentos e actina (fig. 5-1),

La composición química delos filumentos intermedios es divesa. Por
esta causa, aunque tambien por su morfología y su distribución en lee distin-
tas clases de células, e los agrupa en seis tipos, llamados: 1) laminofilamen-
tos; 2) lamentos de queratina; 3) filamentos de vimentina; 4) ments de

r desmina; 5) lamentos glas, y 6 ncurofilamentos,

“Todos ios filamentos intermedios muestran I misma organización estruc»
tural Se rta de polímeros lineales cuyos monómero son proteínas que pre.
sentan una estructura en hélice ibros (fig, 52), Esto los diferencia delos
isoribulos y los filamentos de actina, que poseen monómeros globulares

Las protcínas fibrosas etán integradas por una sucesión de secuencias

ica de site aminoácidos cada un (.bedefgabodetgabcdefg., loque
les permite combinarse entre s lado con lado y componer dímeroslincales.
En virtud de que los dimeros vuelven a combinarse entre af —también de a
dos. pero en forma destacada y antiparaela— se generan etrámeros como los

srados en la figura 5-2. A continuación, los terámeros se conectan por sus
extremos y dun lugar a estructuras clíndicas alargadas lamadas proto
ments. Los lamentos intermedios se forman con el concurso de cuatro pa
res de protfilamentos, los cuales se adosan por sus lados y componen una.
estructura fibrilar de 10 am de grosor (fig. 5-2)

A pesar de las diferencias entre los mandmeros de las distintas clases de
filaments intermedios, casi todos se organizan de la Forma cn que se acaba
de describir. Los mandmeros son codificados por multigenes que se expresan
de manera diferente en los disincos tipos de céulas. Más aún, a veces en una
linea celular se expresan sucesivamente varios de esos genes conforme avam
za su diferenciación

Los filamentos intermedios forman una red continua tendida entre la
‘membrana plasmática y la envoltura nuclear alrededor de la cual componen

aqua

Or Le

reine

RSS, ou
pta Pass en omc de
Kemer may ror SSS
Pr

90. ‘ana malla filamentosa compacta (fig. SA). Otra malla como ésta cubre la
ara interna de la envoltura nuclear, de modo que se trata de filamentos ine
remedios que n se localizan en el citoplasma sino en el interior del núcleo.
La distribución delos filamentos intermedios puede apreciarse cn la igura
5518, que muestra a una célula epiela tratada con anicuerpos aniguerai-
개 floorescenes

Los filamentos intermedios contribuyen al mantenimiento de la forma
cela y establecen las posiciones de los organoides en el interior de la cé-
Jula, No obstante, su función principal es de índole mecánica, de ahí que se
encuentren muetio más desarrollados en las células sometidas u grandes

5-3, Diversas propiedades caract
de filamentos intermedios

1 alos distintos tipos

La siguiente es una breve descripción de ls eaructersticas principales de
los seis tipos de filamentos intermedios:

Laminoflamentos. En todas las células, apoyada sobr La cara interna de
La envoltura nuclear existe un delgado entramado de filamentos intermedios
conocido como lámina nuclear (cap. 12-2) (gs. 12-L 4) os cu
les se caracterizan por ser los únicos que no se localizan en el cites
Además, porque los dominios fibrosos de sus rs class de monámeros 一 Me
laminas A, B y C— son més largos que los dominios fibrosas delos monde
meros de Ins demás filamentos intermedios

AL igual que los monde de los lamentos citosólicos, las laminas A,
1 y C se unen por sus ados para format dimeres, lego ttrámeros y a con-
'inuación potofilamentos (fig. 52). Estos timos —conocidos como lami-
noflamentos— también se unen entre sí pero no lo hacen por sus lados sino
úrtogonalmente o queda lugar aun entramado relativamente delgado ace
ido a la membrana intern de la envoltura nuclear (fig. 12-1). La lámina
nuclear es responsable de la forma y la resistencia mecánica de la envoltura
aclear

Filamentos de queratina. Los filamentos de queraine —Hamados tam
bia conofilamentos — se encuentran cn las células epiteliales, particular.
meme en la epidermis y sus derivados (pelos, uñas, te), en as mucosas y en
las gländula En los capitulo 6-7 y 6-13 veremos que se asocian alos hem

escosomas y alos desmosomas, con los cuales componen una trama fis
mena continua desplegada por todo cl cpitelio al que le confieren gran
piste de su resistencia mecánica.

s. crorsqueurro m 81

3 A. Di de los flame
lor itemesis en nile yen 1
pinsma. Lo mars amados mire
Fumero for oa al 00e lc
re de Ina nl BM
‘ropa Je un cl tad con an
emo atera Aerie. (De
RD Goleman)

91. 82 = mIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

‘Uns proteína ligadora denominada flagrina une alos filamentos de que-
ratina donde se entrecruzan.

Los monémezos de los filamentos de queralina se laman citoqueratinas.
Existen alrededor de 30 citoquerains distintas, clasificadas en dos grupos
las de clase 1, que son ácidas, y las de clase I, que son neutras básicas

Los distintos tipos de células epileliales contienen Flamentos de 94000
ma diferentes debido a que cada uno fabrica citoqueratinas de distinta calidad
Por ejemplo, ls 06114 epiteliales de la vejiga contienen una combinación
particular de citoqueratinas, pertenecientes alas clases 1 y I. Algo similar
cure en los oros epitelis. Fats combinaciones particulares son aprove-

/ chads para diagnosticar el origen de algunos tumores cancerígenos y sus
metástasis, ya que las citogueratinas no se modifican con la transformación
‘eancerosa y pueden identificarse con la ayuda de anticuerpos específicos
(cap. 23-26,

Filamentos de vimentina. Los filamentos de vimentin (del Iti vimen-
ras. ondulado) presentan un aspecto ondulado y sus monómeros tienen un pe
so molecular de 54 kDa, Son muy comunes en las células embrionarias. En
«el organismo desarrollado se localizan en las células de origen mesodérmico,
como fibrobasts, células endoteliales, élues sanguíncas, tcéera

La proteína lgadora que une alos filamentos de vimentina donde se cn
‘wocruzan es la plactina,

Dado que los anticuerpos contra los monómeros de vimentina muestran
reines cruzadas en células de mamíferos, aves y anfibios, puede afirmar
se que son proteínas quese han conservado en el curso de la evolución

Filamentos de desmina. Los filamentos de desmina están formados por
monómeros de 53 kDa y se encuentran en el citoplasma de todas las cehulas

wsculaes, sean etiadas (voluntarias y cardíacas) o ias, Fn las estrias
ligan alas miofbrillas por sus lados (sección 5-3). En ls células cardiacas
también se asocian alos desmosomas de los discos intescalares (sección 5-34
y cap. 6-13) En las células musculares lisas se asocia con los filamentos de
actina (sección 3-35). 3

Los filamentos de desmina se unen entre sf mediante una protein ligado-

específica, denominada sinamina.

"Neurofilamentos. Los neurofilamentos son los principals elements es- 「
tructurales de as neuronas, incluidas las dendrias y el axón. En ésto forman
vn enrejado tridimensional que conviene al axoplasma (el citosol del axón)
en un gel altamente resistente y estructurado, En los neurofilamentos se han
reconocido tres clases de monómeros, con pesos que van de 68 a 200 kDa.

Filamentos lies. Los filamentos gales se encuentran en el ciosol de à
los astrocitos y de algunas células de Schwann. Están compuestos por mon6-
meros ácidos de 50 kDa. Los oligodendrocios no contienen eta clase def
lamentos intermedios

MICROTUBULOS
5-4. El diimetro de los microtúbulos es de 25 nm

Los mlcrotibles son filamentos del etoesqucleto que s allan en cas to
as las célls eucarots y poseen un diámetro de 25 nm (ig 1-9). Se cara
terizan por su aspecto tubular y porque son notablemente rectilines y unifor

92. s. cmossgueLero m 83

mes En los cones transversales presentan una configuración anular, con una
arc de 6 nm de espesor y una laz central uniformemente clara (fig. 5-1),
‘De acuerdo con su localización, os micronibulos se clasifican en 1) eto
plasmáticos, presents enla célula en interfase; 2) miótios, orrespondien
に à lu fbn del huso mitico; 3) ellres, localizados en el eje de los ci
fos. y 4) centriolars, pertenecientes a Is central y alos cuerpos basales
Aunque todos los microróbulos tienen las mismas características merfolögi
us, difieren en unas pocas propiedades, Por ejemplo, los clires y los cen-
roles son muy stables comparados con los citplasmíticos y los mitt
crs, que cambian permanentemente de longi
as proteras accesorias de los microtibulos (reguladoras, ligados y
motoras) reciben el nombre de MAP (por mierorubule-associated protein).

5-5. Los microtúbulos citoplasmáticos nacen en el centrosoma,
que contiene un par de centriolos y una matriz

Los mierotibulos ctoplasmáticos nacen en una estructura conigus al nt-
lo llamada centrasoma, Desde alse extienden por todo el citoplasma has
ta aribar ala membrana plasmática, en la que so fan; en consecuencia, pa
recen rayos que van del centro a periera celular (ie, 5-44). Esta disposi
«ión de los microtíulos puede apreciarse en la figura 5-48, que muestra a
una célula cultivada tatads con antiucrpos antitubulina fluorescent,

Fl centrosoma se llame también centro organizador de los microtúbu-
oso MTOC (por microtubule-organizing centre). Está compuesto por un par
¿e centíolos o diplosoma (del griego diplös, doble, y soma, cuerpo) y una
sustancia aparentemente amorfa que los cicunda, la matriz centrosómica
(igs $-4A y 5-23). Eta mani contiene numerosas copias de un complejo
de proteínas reguladoras denominadas ytubulins.

Dada I semejanza de los cenrolos con los cupos basales de los clos
serán descritos junto a ésos en la sección 5-14

5-6, La tubulina es el componente monomérico de los microtübulos

Los microbulos son polímeros compuestos por unidades protcicas lla
madas tubulinas. A su vez, cada tubulina es un heterodímero de 110 a 120
Ds, cayas dos subunidades —denominadas cotubulina y Ptubulina _ son
procínas de tipo globular (fig. 5-5). Existen seis tipos diferente de actubu-
nas y seis de -tubulins, pero siempre se combinan una aubulina con una
B-tbulina, munca dos o-Lubulinas ni dos -tubulinas entre sí
En el capítulo 16-22 serán analizados los mecanismos que regulan la pro
duccidn de las etubulinas y de las Bubulinas en os ribosomas.

Fig. 54. A Disbución de os mi
ito an lapa. odos
que as comic pr deco
os del losen. Miro
人 de uma lua sed usada
Sin acurpos animal Mo.

93. O - O 一 60 - 60 一 0000
0080 - e000 — QR

ER O

ig. 55.Fornssn organiza. Además de sr disimas, ls dos subunidades dela tubulinas son muy af
Ei canal des mr nes, lo cual permite que la subunidad « de cada tubulina pueda combinarse
a ao Ss no sólo con la subunidad f del propio heterodimero, sino también —por me
par formar apre ih, dio de su extremo libre — con le subunidad de otm tubulina (fig. 5-5. Por
integrada por o 00000 añadidura, los heterodímeros pueden unie entre sí por sus flancos, y lo ha
~ con de un modo tal que se cieran en efrelo. Estas particulsridadles llevan a
ln formación de una estructura tabular cuya pared parce estar integrada por
varios filamentos que recoren el ej longitudinal del microtóbulo, conocidos
como protofilamenos. Observado el microtíbalo en un corte transveral,
puede verse que contiene 13 protofilamentos (ig. 5-5).
La figura SS permite comprobar que Rie un defis etre as artubulinas y
las rubis dels protolmentes contiguos. por ello que e ls cores tas.
venales de los micotbulos no se observa una atemanca regular etre las cu: |
lis y las B-ubulinas sine dos o es subunidades igus cons ig 5).
Debido aa polaidad dels tubuins, el propio microibuo resulta poliza:
do, ya que en uno de sus extremos quedan expuestas as subunidades a yen el 3
¿trolas subunidades. Los heterodox pueden agreguse (olimerizne) oe-
me (despolimerizrs) por ambos extremos. Como es obvio, durante a poi
merización el mierobul se alarg. y durant La despolimerización se 00000.
Uno de los extremos del mierobulo se Iluma más +]: loto, menos |
(fig. 5-6). Esas designaciones se deben a que por extrmo [+] el micron a
"bulo se alarga y se acota más répidamente que por el extremo に | (ig. 5-6),

5-7. Los microtübulos ctoplasmáticos son estructuras dinámicas

letremof- de os mieorbalos se lcaliz en el cenrosomi y coincide con

las sbundados es las tabulinas. Obviamente, el extremo [+] comexponde alas
Tr. $46 Palins ae. unies B. En el extremo [ls process de polimerización y de desole
rnin keit zion se encuentran bloqueados por inflenciade un componente cenosómi

arte > 60 (mis adelante o verá que se unta del complejo proteico de tubulin)

15) E
om -…

= oo.

94. Los microtibulos citoplasmíticos son estructuras dinámicas, ya que ince=
ssntemente se forman microtóbulos nuevos a a vez que algunos se alargan y
‘cos se acortan hasta desaparecer (ig. 57)

os mieroibulos comienzan a formarse en la mari cetrosómica, Para
lo uras pocas tubulias provenientes del depósito de tubulnas libres que
Se encuentran en el citosol) concurren ala matriz centrosémicay se clean
{Ge polimerizan). Este núclco constituye el primer esbozo del microibulo y
se forma por influencia del complejo proteico de y-ubulinas, que promueve
+ ensamblaje de las primeras 13 tubulinas del extremo [-]. Los centriolos no
“desempeñan ningún papel en este proceso. De inmediato ef micronhulo 00
‘nien7a crecer por su extremo [+], al agregarse nuevas tubulinas provenien-
ves del depósito de tubulinas del cios.

Li complejo de y-ubulinas tiene forma anule, su diámetro es similar al de
los mierotdbulos y se comport como un molde apart del cual se naciean
les primeras 13 tubulinas. Su forma 一 que sera como la de la figura 5-8 —
explica el desfase que existe entre la ubulinas delos protoflamentos conti-
vos (ig. 53)

Adicionalmente, el complejo de -tubalinas actúa como un capuchón que
loque el crecimiento y el acortamiento del mieroibulo por su extremo に

Cuando las tubulinas se despolimerizan de los mictríbulos, pasan a for
mar parte del depósito de tubulinas libres de ciosol Inicialmente, cada tu-
ina contiene un GDP en su subunidad P. que no tarda en intercambiarse
por un GTP en el mismo citosol (fig. 5-9). Luego las ubulinas con GTP son
alas por los extremos [+] de les mieroibulos en crecimiento y se unen a
los. A diferencia de lo que ocurre en el citosol la polimerización hace que
1 GTP delas tubalinas se hidrlice en GDP y fosfato. Como se ve, a forma
ción de os micratábulos es un proceso que consume ener

Liamaïivamente, las tubulinas con GDP tienden a despolimerizarse del
extremo [+] de los protofilamentos (fig. 5-9), lo cual se debe al encorva-
miento que experimenta tal extreno por inluencia precisamente del GDP
(ig. 5-10).

Así descrito, el proceso de polimerización y despolimerizacion de las nu
bulinas comprendería un ctculo vicioso, ya que la polimerización 一 con la
consiguiente formación de GDP llevaría a la inmedita cespolimerización
de los monómers. Esto no ocurre debido a que las tubulinas recién incorpo-

3. enoesqueLero m 85

Fig £7. 30030 de un
‘ol pd la
‘otros se alargan, se acoran ©
ee

Fi. 53. Representación dl
complejo alr de bai
tas Numer emg co
ee donde sen
tan como moles gr 800.
tain dels mues

Fig. 59. Intercoastal
00 om 00: MSGDP y de las mbulias-GTP
Sion cacon y ch

95. 86 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

ig. 5:10. Formación del ape

etais Pen een de Sen
ist. Ostras que cu is
eae ane: Be '
Se mr xpi, se dsp |

E
I
3

ez.
=

© runner? remar do

N。

aces demoran un tiempo en hidrolizar sus GTP y forman un capuchón de
tubulinas-GTP en cl exizemo del mirotóbulo, cl ul impide l ala de as
tubalinas aribadas con anterioridad, pesa de que en ellas el GTP ya se con.
virió en GDP (Big. 5-10,

A causa de esta paicularidad — denominada inestabilidad dinámica—
cuando un mierotdbulo alcanza la longiud deseada, para mantenerla debería
alternar breves períodos de polimerización con otros de despolimerización
Dado que en términos energéticos elo sería muy oneroso, se descuenta la
existencia de proteínas reguladoras que se unen al extremo [+] del micro
bulo para evita ca inestabilidad

La despolimerización del microtibulo es mucho más rápida que la pol
merización. La diferencia de velocidad se hace evidente cuando el microtE 1
bulo pas de un fase de alargamiento a tra de acortamiento, y viceversa. En
el primer caso la despolimerización es tan abrupta que se la conoce 0000.

-arástofe”. Fn cambio, cuando el acortamiento cesa y el mierousbulo c0-
mienza a alegar, el proceso —por ser relativamente lento level nom
re de “Salvamento”.

Enel ctosol existe una proteína reguladora — llamada catastrofina— que
detiene el crecimiento de los mierotéulos y Neva a su despolimeriación tras
la pérdida del cspuchón de tubulinas FTP

La colehcina,un medicamento izado par el tratamiento de agota, ací
en forma semejante, ya que se une as ubulinas e impide su polimerización, lo
que leva —al no formarse el cpuchón-— al desaparición de los micrenibules,
FE coleemid es un derivado dela cochicina que pose los mismos efectos.

5-8. Los microtübulos citoplasmáticos son necesarios para
el transporte de los organoides y las macromoléculas
Los microtdbulos citplasmáticos constituyen verdaderas vías de trans
port por ls que se movilizan macromoléculas y organoidos (mitocondrias, i
vesículas transportadoras, et.) de un punto a oo del citoplasma. Esta fun |
ción es realizada con la asistencia de dos proteínas motora, la quinesina y
a dineína. Cuando se hallan “cergadas” con el material a transportar, la quie
nesina se desiza hacia el extremo [+] del microtóbulo yla dinefna hacia el {
extreme [+] (ig. 5-1.
sts proteínas motors esa compuestas pur custo cadenas polie
ys (ig, 5-12). Cada cadens pesada contiene un

cas, dos pesudas y dos li

96. ¿dominio globular ( cabeza) y uno fibroso (o cola). El fibroso se conecta con
{material a trensportar y el globular se une al mierotibulo.

En la membrana de los organoides y delas vesículas tramsportadoras se
han identificado las proscínas transmembranoses quincctina y dinactina
un las cual se unen la quinesin y la dincína, respectivamente,

La energía consumida durante el transporte es aportada por el ATP loego de
su hidrólisis por ATPasas presente en lus cabezas de ls proteínas motoras. Se
a calculado que la quinesina se desplaza unos 8 nm por cada ATP hidrolizado,

Un ejemplo de trasporte mediante estas proteína se observa en los mc
lunocits de In pie, cuyos grénulos de melanina, ante determinados estimu-
Jos, se deslizan alo largo de los microtábulos tanto centripet como centra:
gumente.Otra ejemplo corresponde alos axones, donde lus quincsinas con
‘docen moléculas y vesículas desde el cuerpo neuronal hasta el terminal 4x6
nico, y las dinefnas las retornan.

Las neuronas contienen otra proteína motora ligada los mierotübulos.
Lara dinamina y, «diferencia de la quinsina y la dinína, posee activi
ad GTPasa. Además, como se verá. el capitulo 7-3, en todos los tipos ce-
Iulares la dinamina provocs el desprendimiento de as vesículas transportado.
ras quese generan median cubietas de clarin

5-8, Los microtibulos citoplasmáticos contribuyen
a establecer la forma celular

Las microsshulos contribuyen al establecimiento de las formas que ad

quieren as células. Además, mediante proteínas acccsorss, mantienen al re.

tículo endoplasmáico y al complejo de Golgi en sus posiciones en ecto

plasma, lo que determina la poleridad celular, Se ha comprobado que en la

estabilización de estos organoides imervienen, respectivamente, la quinesina
y ladineía, dos proteínas motoras

En las neuronas, los micronbulos se hallan también en las dendrias y en

El axé (ig. 5-13). Más aún, el crecimiento del axón depende del largamien-

10 de sus microtbulos. Durante ese alargamiento, a I altura del cono de cre

e-—

이 cnorsqueLero m 87

Fig. SL, ici delos
‘rts como is te
tah cals se desplazan las
preis motoras dein
nes ra ram
‘teres ee dite pu
(endl opi,

ig 5:12. Uni de as ves
clas anspor age
fein als iia rca
I pet trea
sas guisa y “ass,
‘espera

!
«a - ghd +

97. 88 = mo

Fig. 13, Diiboción elos mi-
ao en cupo ene na

ig. 6.14. Disc dels
‘meade mit fof
sde hove mtn) da
‘Shadi eer,

Fle. SAS, Mimi 다
10609 ene ere baal o

«cimiento del axôn, se ha descubierto entre los microtóbulos a la antes men:
«cionado dinamina. Provoca el deslizamiento de algunos microtibulos sobre
‘otros, lo que seria necesario para el proceso de avance del cono por la matriz
extracelular (sección 5-28).

nel cuerpo neuronal y cn el axôn se a identificado una MAP regulado.
ra llamada tau (po a eta griega 0 que inhibe la despolimerizaciôn de las
tubalinas cm los extremos delos mierotibulos. Ejerce también una funcióali-
adora ya que establece puents entre los micrtúbulos contiguos y les con.
fire estabilidad. Otras MAP ligadoras, Hamadas MAP y MAP2, cran
puentes similares entre los microtábulos neuronales.

Las tau contienen un número determinado de fosfatos, cuyo aumento al
era su funcionamiento normal. El aumento de los fosfatos podría producirse
por la presencia de quinasas sobreacrivas o de fosatasas hipoactivas, Esto
‘cure en ls enfermedad de Alzheimer, carcterizada por un deterioro neuo-
al progresivo a consecuencia de la inestabilidad de los mierobulos. Como
2 vo en la sccción anterior, éstos son imprescindibles para el transport in.
Aracclular de organoides yde otros materials vitales para la célula

5-10. Los microtúbulos mitóticos movilizan a los cromosomas
durante la mitosis yla meiosis

Las funciones de los microtóbulos mitóico serán analizados detallada
mente en el capitulo 18-14.

La célula en mitosis y en meiosis posee dos centrosomas en lugar de uno,
y los microtbaloscioplasméticos que se observan en a interfase son rom:
Plezados por los mierolhulos mítóico, llamados también Mbras del huso
mitótico (fig. S-14). diferencia delos ctwplasméticus en los microribulel
mitótics el extremo [-] nose hall bloqueado por la matriz centrosómica, de
modo que los micronibulos pueden polimerizarse y despolimerizase también
por ese extremo,

Se puede hacer desaparecer alos microtóbulos mitétics mediante el uso
de la vinblastine y la vineristina, Esta drogas ctían de forma semejante
la colchicina (sección 5-7), aunque lo hacen casi secetivament sobre ls 11
bras del huso, de ahí que se as utilioe para bloquear las division de las
las neopláicas en el tratamiento del cáncer. El taxol es ota droga usada
a reterel cáncer, pues impido la despolimerización delas fibras del huso
induce su crecimiento descontrolado, incompatible con la división celular

5-11. Los mierotúbulos cliares forman el eje delos cils y los flagelos
Los ils son apéndices delgados — de 0,25 hm de diémero y varios mi

rones de largo-— que surgen de ja superficie de diversos tipos celulares (i

1-6). Los de mayor longitud se Taman flagelos. Cada uno está compuesto

98. us eje ciosólico —la matriz ciliar— envuelto por una prolongación de la
‘membrane ploseática. En medio de dicha matriz, siguiendo el eje longitude
al del cli, se encuentra un armazón flamentoso regula llamado axonema,
nicerado por varios micrtábulos paralelos entre sí asociados con proteínas
accesorias (igs. 5-15 y 5-16), Mis udelane descibiremos su composición y
sus fonefones.

Fr. 5:16. Aria, Pen de un cote arsenal del aroma que mest L conic 9 + 2 care de os mi
‘sible del io. La vias ge ela cl aa put el ci. Dee ento I disposició de hy micrones pont
‘erst nls sl ads ented part, lados ias. Orem a ita ee de pele gado
135) cmo ls pels motes de eis foman sae" eta nl dicción els sj ro Abajo: Mero

Era crées de un are rio mane Sci nico (D DW. Pat

s. cmorsqurue m 89

99. Fig. £17 Disposición en da-
ee de u par de miei
Tes ento del none.

co

Cada clio nace en un cuerpo basal cinetosoma (el griego cr な no
vibe, y sóma, cuerpo), que es una estructura idéntica a un centíolo del diplo-
soma. Los cuerpos basales y los centríolos serán analizados en a sección 5-1,

5-12. Los 01105 se mueven

Los citios son estructuras que se mueven. Según las células en que se ha
an, sus movimientos siven para arrastras fluidos y partículas (como cure
en cl árbol respiratorio) para desplazar «otras células (por ejemplo, los es
permatozoïdes el ovocio o el cigot en la rompa uterina) 0 para movilizar
a células auténomamente por ejemplo, los espermatozoides).

El movimiento cilisr puede wer pendula. uxciforme, infundibuliforme u
úndulane. Enel movimiento pendular el clio parece rígido y se flexiona en
su base, En cl unciforme (el más común en los metazeos) el iio se dobla y
“quiere la forma de un gario En el infundibuliforme, rota describiendo ua
figura cónica. En el ondulente, carcterisico delos flagelos, el movimiento.
se desplaza desde el extremo proximal al extremo distal del ci.

En las superficies epieliales cubiertas por lios puedo verse que éstos se
mueven coordinadamente y dan lugar a verdaderas ondas que se desplazan
por el epitelio en una determinada dirección. Estas ondas se producen por.
¿ue cada cilio se mueve con un pequeño retra (o adelanto) con respecto al
situado por delane fo poz detrás de él El paso de a onda de una célula ala
vecina derivaría del pasaje de ciets soltos señale) através de las unio-
os comunicantes que vinculan a as células epiteliales cnt sf (cap. 6-14)
ig. 612)

El movimiento clier es producido por el axonema (Figs. 5-15 y 516)
Observados en un corte transversal, los micraribrios del axonema mues-
{ran una configuración especial, conocida como “9 +2". Elo obedece a qu
en la parte períféica de esta estructura se observan nueve pares de micre-
tábalos —Ios cuales forman un círculo, y enla pate central, dos micro |
tábulos más. Se dice “9 +2" porque los dos microtúbulos de cada par peri
férico estén firmemente unidos entre sí —forman un doblete— y los del par
central están separados, Uno de los microrúpulos de cada par periférico,
identificado con la letra A, es completo, es decir posee 13 protofilamentos;
Loto, Namado B, es incompleto, pues posee 10 u 11 protofilamentos (ig.
5-17). Los dobles se disponen en forma oblicua, de modo que el micro:
bulo A se halla más próximo al centr del clio que el microtábulo B. Ade-
más, os extremos [-] de ambos microtóbulos apuntan hacia cl cuerpo ba
sal (ig. 5-18)

El axonema contiene proteínas Iigadorss y proteínas motores (fg, 5-1)

Las proteínas ligadoras unen alo doblcies entre sí y los sostienen en sus
posiciones en el interior de li, lo cual mantiene la iegridad del axonema|

¿rante el movimiento ciliar Así, las nexinas unen cl microtdbulo A de
vn doblete con el micro\sbuloB del doblete vecino; a vaina interna ro
dea alos mierotibulos centrales, y las proteínas radlales unen als mi
rail À con esa vaina.

Las proteínas motoras están represents por la dineína ca. Es
ta se diferencia de ladineína citoplasmáica porque es más grande y tie
e es cadenas posadas y tes cadenas livianas, en lugar de dos de cada

"ーー マーーーーー

100. < CIrorsqurtero = 91

Tig. $18. Oiga del movinieno
데바 Fats ht en 의 cils
seno dels cabezas els el
a ele sobre st miro À
delos det ea scone la
Er

un seen 3-9. as colas de a den cir súa ancladas en el mic
Beto Ade un doble mits que Ins cabezas globules — con us respect
vas AT Pas exblecen union lt con imiodbulo dl 0.
Bice vecino Asf las dinenas foman puentes inesubls nro ky dbltcs
sont
a mefee e denominan también brazos ines y este del aonema
¿6.516 para indicar que algunas ace enel mirlo Aen pains
más paras pesto de ot, Sin mi al sona deste la mis dl llo.
(ichs brava se atenta cn adición de a marcha de 114 agujas dl eo
LA movimiento elie se produce porque ls cabezas de es diney reco-
ren un pequeño tramo del mexdbui baca 68 extremo に (Re 5-1)
MO feta cc 5: stamos que et cae de proteína motora se nove
siempre en es divsción), Debido a que ls mtibulo dl sxonema se
la jos e sus poicions dentro del ii (mediante ls proies gado:
ru) y sus etremos proximos etn mado en él cuerpo basal, el spa
amet de a dena 00315 el nice B hac que ambos doble se
ven puso qu no pueden desplaza Incalmens cn disccones cone
trian Como 010 ocre on las lnfna localizadas ete vanos de los
"eve doles, asuma de fuerzas hace que todo 의 08008 se dobe. 10
¿ue general movimiento di (i. 5-19) Fl desplazamiento de as inc.
as se produce como consecuencia dela formació yla pr amadas
delos pues anses de die Est proc quer caera, que
<s tomada del ATP
Durant el movimiento ir no todos ls débiles operan ala vez. Más
an, so sopecha qe los stndos en un ado del aonema Moon llo y 5. Moist cr
los del lado opuesto mcnyinen en al movimiento de retomo Sep m pa
5-72.64 sone de faragne li um =
18 sindrome de Kartagener se dbs a na o más
taciones delos gens que codifican la inn ch
far oa tas proteinas scesrias del axonema, Por
consecuencia, os cios y los flagelo son impgvilen
toque provoca cuadros de bronqus crónicas y coe:
vid en la mika yen l varón (te cios del toi
“shit yde as trompas uterinas y el ul de
los espernatocidos carecen de movimiento),

\
7

101. 92 = BIOLOCIA CELULAR Y MOLECULAR

Fig. 520. nquerd. Esque de nnn ors

de un co a,

SO. Dora. Se lus pie
cc creí delos

‘ooo tiple

Wig. 5.21. quinta. aie.
‘made un cone ancl del
corneal qu se aan
dos nuev pit y ls po:
teas hendom ree

crore de
fore ment de ue on
‘rol verein mimo e
nico (De Y Kalos)

5-14, La estructura de los cuerpos basales es idéntica
31a de los centriolos

Los microróbulos ciliares nacen en el cuerpo basal. Este se localiza por
¿debajo de la membrana plasmática, ala altura de la rate del clio (fis.

y 5:22), Buste tantos cuerpos basales como 0805.

Los cuerpos basales se estudian junto con los centrolos del centrosoma
porque son estructuralmente idénticos. Constituyen cilindros huecos abiertos
en sus extremos y miden 02 pm de diámetro por Qt jam de argo. La pared
del cuerpo basal o de cetrolo está formada por 9 unidades microtubules,
‘cada un compuesta por tes mierouibulos fusionados entre sí amados A,
YC (Gigs, 5-20, 5-21 y 5-22).

Fl mierotébulo Aes completo, pues posee 13 protofilamentos; en cambio,
Los microtábulos B y C son incompletos, ya que contienen 11 protofilamet
tos cada uno (ig. 5-20). Como las doblete en el sxonema, ests triplete se
disponen en forma oblicu de manera que el mictotóbulo À se halla más cr:
a del centro de centrolo que el microrábao C (fi. 5-21)

Los tilctos del cuerpo besa están conectados ene sf por dos class de
proteínas ligadoras. Unas son fibras coras que enlazan el mirouibulo Ade un
triples con el mierotibulo C del riplet vecino. Las otras son Fibra largas que
unen als tiplstcs deforma semejante a los myos de una rueda (ig. 521),

msn

102. 수 07009000400 = 93

a. £22. Iquirda, Misrogaa
‘een decor anginal
{tera de un lo (Cd. en a
‘apo tal 9 cocoa (EB)
Dereena. Corts tae se
lls y cuerpos hae, 70.00%.
(Cometa de). Andy E Pare
Peet)

Vimos que ca io ace de un cuerpo bs ul, como eco, se alla
perpendicular a membrana plasmática i513) Cabe agregar que ls mier-
ira Ay B delos doce dl elo x conindan con los mobs Ay B
で pes del cupo bal. Se gora el signified de os mobs で
delos tiles y dónde se originan fos micorbulos cele de none,
À nado el extremo 11512 del 00180 basal musa una mi Fra cor-
ta que se intema en cl citoplasma y que en por función sostener al ei.
Los cuespos basales se difeencian de los centrfolos del diplosoma por ls
sigles pucuaridados: 1) los primeros se localizan ere dela superficie
Celular (cn a rade lox eos) y ls segundos cerca de éco (figs. 54 y
515): 2 los euepos basales no pose a matriz centosómica que envuelve
‘os cel fig 5-23; 3) los 00180 basses sue cqa formados por
ta sola unid, mientas que os cnrs prestan de dos, ambos pe
| pendiculares entre st (fig. 623,
|
|
|

5-15. En 10 ciliogénesis los microtübulos del axonema se desarrollan
2 partir del cuerpo basal

Fa la ciiogénesis los mictorbulos Ay B del cuerpo basal cumplen la fun
«ión dela y-tbulina del centrosoma, es decir, actien como moldes paca el
nucieamiento (polimerización) de las primeras tubutinas de los microtibulos
A y B del axonema, Las tobuinas el axonems naciente se unen a os tree, M
mos fe] de los microsbulos A y B del cuerpo base, que apuntan hacia la su- CPTM Cotos
Perficie dela célula. Por lo tato os extremos[-] delos mierotábulos delos ig. $23. Reprosetción cv
cilos se localizan junto al cuerpo basal. Luego del nucleamiento inicial sc — Wemática del catas,

agregan nuevas lings, lo cual alarga ls microbuls del axonema he Rens le pti ex,

ta que el dhio alcanza su lomgiud definitiva. om.

103. 94 = IOLOGIA CELULAR Y MoLEcuLw

ig. 524. Dis delos
menos de acia sonic
(seen ann ol pti

5-16. Los cuerpos basales derivarian de los centriolos del centrosoma

Por lo dicho en In sección anterior se deduce que ames de que lo cis
nazcan se forman los respectivos cuerpos basales. Estos aparecerían como
consecuencia de una reproducción diciómica por pare delos centríolos del
(iplosoma, mediante un proceso basado en el desarollo de procentríoos si
mila al que se muestra en la figura 18-5. Otr teoría sugiere que los cuerpos
basales se formarían de novo sin la paniciación delos centíolos

FILAMENTOS DE ACTINA
5-17. EI diámetro de los filamentos de actina es de 8 nm

Tos flamentos de actina o microfilumentos poseen un diámetro de nm
y son més flexibles que los micrsábulos. Suelen sociers en haces atados,
de modo que raramente se los ve aislados (ig 1-9)

Sobre la base de su distribución en la cslla, los filamentos de actina se
lasifiean en: 1) corticales, los cuales se ubican por debajo de ia membrana
plasmática, donde constituyen el componente ctoslico más importante (ig,
5-24), y 2) transcolulres, dado que araviesan el citoplasma en todas las di
recciones (fig. 5-25A).De igual forma que os microrábulos tratados con am-
Sieuerpos amitubulin, los filamentos de actina pueden ser localizados con la
ayuda de antieuerpossntizetins fluorescent (fig. 5-25B),

Como se describirá en I parte fil del capitulo, ls filamentos de act
también hucen posible la motilidad celular, forman el esqueleto de as micro
vellosidades e integran el armuzón contrfctil de las células musculus.

Los filamentos de actina son polímeros construidos por la suma lineal de
monömeros, cuyo ensamblae Les da alos lamentos una configuración eli
¿vidal doble característica (gs. 5-1 y 5-26), Los monómeros se encuentran
Tibres en cl coco, donde forman un depósito al que la élu recurre cuan-
do los necesita. Cada monómero es un polipéptido de 375 aminoácidos que
se alla asociado a un ADP 0 u un ATP; su estructura terciaria es globular. de
ahí que reciba el nombre de actina で

A igual que los microtóbulos, ls filamentos de actina poseen un extremo
Fly un extremo に | (sección 5-6); po el primero se alargan y se acoran más
rápidamente que porel segundo (fig. 526). Eta bipolaridad se debe a que
los propios monómeros la poseen

Los filamentos de actina se forman a partir de
dos monómeros de actina 6

Cada filamento de actina comienza a formarse por la intervención dela
proteína regulacor formina, a parir de un ndeleo de dos mongmeros de
actina G que se unen entre sí, en cualquier punto del citosl donde la cons
trucción de filamentos de actina sea necesaria (fig. 5-26). El alangumicnt
del núcico originario se produce como consceuenci del agregado sucesiva
de nuevos monémeres en los extremos [+] y [+] del filamento en ciernes
La polimerización requiere que las actinas G contengan un ATP.

Poco tiempo después de la polimerización, eto ATP se hidroliza en ADP)
yT condición que induce a lo mondmeros a despolimerizarse. Sin embargo.
ello no ocurre porque en ls extremos delos filamentos de at

104. un fenómeno de instabilidud dinámica análogo al descrito para los microti
alos (seción 5-7), derivado de la formación de un capuchón cuyos monó.
mer demoran un tempo en convertir sus ATP en ADP.

Puesto que ef mantenimiento de esta ¡nestpilidad tiene un alt costo en
ATP cuando el lamento alcanza I longitud deseada, varias proteínas regu-
ladoras se colocan en sus extremos para esabilizaro

à polimerización de los monómeros de actina en el extremo [+] depende
¿de la propi formino y de otra proteína reguladora, la proflina, a pesar de
que inducen la hidrólisis de los ATP en los monómeros ya polimerizados

n el proceso de despolimerización participan varias proteínas regulado-
vas, entre las cuales se destacan ls timesina y la cofina, Hamada también
ADE (por actin. depolymerizing factor). La imosina inhibe la formación del
dkmero inicial de actina G por parte de la formina y su polimerización en el
filamento en erceimiento. En cambio, la cofilina se une al lamento de act
ay 10 despolimesiza progresivamente

2 droga ctocalasina B provoce la despolimerización de los filamentos
de acinn debido a que se une a sus ds extremos y bloques su crecimiento,
con la consiguiente desaparición de Tos capuchones de acinas con ATP.

5-19. Los filamentos de actina contribuyen a establecer
1a forma celular

lomos vito que existen haces de lamentos de actina que se concentran por
do de La membrana plasmática (comicas) (fig. 524) y oros que cruzan el

plasma de ado a ado (vanscelulars) (ig. 5-25). Ambas localizaciones con
tritoyen, ene tras funcions, al esteblecimiento de a forma celulas

(35 concentraciones y las funciones de ambos filamentos difcren segón
que las cólulas sean epiteliales conectivas. En las primeras prevalecen los
Flamentos corticales, que son los que establecen la forma cellar. En las se-
gundas, al prevalencia y función 100 corresponde u las Miras trnscclulars,

En ambos tipos celulares los filamentos conicales son también responsa=
bles de la morfología de la parte periférica dela célula, Más an, en la sec-
«ión 5-32 veremos que forman el je de las microvellosidados

3 cmossoueuero m 9S

g.525, Distinción de or
toe de tme enla (5
nas en un lo em
‘B.C colada tada com
por actin rea.

ig. 526. Formación y ass
tn ert e fen de e

) > de

ein oceanic) な ils
eto pr ss uss exter

105. 96 m BIOLOGIA Et a Y MOLECULAR.

Fig, £27. Fsquena delos me
mitos de aia core en at
alas eps y e pat
‘at pars ue os satan al

5-20. En hs células
forman una malla por debajo de la membrana plasmática

Fn las células epiieliales los haces de filamentos de actin conticaes se
disponen en las más variadas direcciones y componen una malla continu por
debajo de la membrana plasmática. Los filamentos se unen entre í y à la
membrana plasmática mediante la proteína ligadora fodrinw (fig. 5-27). A su

cuales es muda menos que el comtatransportador de Na y K* vito en el ca
pío 3-19— por intermedio de ota proteína ligadora, la anguirinn. Ta fo.
“rina es semejante ala espectrina que se encuentra en la membrana termina]
de las microvellsidades (sección 5-32) y en el citoesqueeto del eritocito
(sección 5-36).

5-21. En ls epitels una fanja de lamentos de actina corticales
participa en la formación del cinturón adhesivo

Li cinturón adhesivo, que será analizado e el spl 6-12, s una for

ma de uni nece presente cerca de perce apical dels 06114

$28 Fens des itis. Const de uma fant rtorzad de filamentos de actina coca: M 4
vas nun aio. es, lo cues componen una especie de milo que cunda cada cala is.

Fl CO Meets 04 6 y 6-10, Ets lement conectan con proteínas de la membrana le

mie Eidos mica lacas cadherinas por medio de ls proteins Hea4ons 00810:

‘ic nos me ina aten, czactiina y vincula. E cinturón adhesivo cd Integrado

tree ible Ost por os filamentos de acia, las cadherins y las proteínas Liga
plo, a tears), POIS pan decos, o Ci nt pets cos

itelios embrionarios el cinturón adhesivo
1es morfogenéticas

En las células de algunos eptelios embrionarios, ls filamentos de actina
del cinturón adhesivo se acortan, por lo que cs alura las 06116 reducen
su diámetro. Como consecuencia, ls céulas pierden su forma cilíndrica y
“quieren un aspecto piramidal, lo que levas que se genere un surco y lue-
10 un tubo separado del epitelio de origen (ig. 528)

ocio 5-22. En algunos
iene fun

5-23. En 105 células epiteliles los filamentos de actina transcelutares
Sirven para transportar organoides

Al igual que en todos los tipos de células, en as epiteliales los fülumen-
tos de actina tanseelulares se hallan tendidos entre puntos opuestos de la
membrana plasmaica y entre ésta y la envoltura nuclear, de modo que atra:
viecan el citoplasma en mdltiplcs Srecciones (fig. 5-25). Asimismo, cerca
de la envoltura nuclear exist una rd de filamentos de actina que descansa
sobre la malla perinuclear de filamentos intermedios (sección 5-2); a esa

106. s. crrorsquststo m 97

$ Fa 529 Remescnción end

red se ligan ls filamentos de etina que parten de la envoltura, En cambio,
el lado de la membrana plasmática los filamentos transceulares se cone
tan con los filamentos de actina cotcales o se unen a proteínas membrano-
sas especiales

Las filamentos de actina transceulars 00168 como vías para transportar
úorganoides por cl citoplasma. Este transporte es mediado por las proteínas
motras misina ly miosina V.

Ls miosina T posee una cabeza y una col, pues uno de sus extremos es
globular y el 080 fibroso (fig. 5:29). Cuando esta proteína motora funciona,
su cola se liga ala membrana del organoide que va ase trasladado —por Io
‘general una vesícula del sistema de endomembranas (cep. 7-1) y su cabeza.
‘2 une intermitentemente & un filamento de actina vecino, eso último porque |
Ja cabeza dela miosina cambia de posición repetidamente. Las uniones y de
«uniones alternadas hacen que la miosine se deslice en dirección del ete
mo fe} del lamento de actin (fi. 5-30).

Las cambios de posición de la cabeza —responsbles de dicho desliza
nniento— consumen ATP, que es hidrolizado a ADP y P por una ATPasa de
perdiemo de Cs” stad en a propia cabeza. La miosina Tse desplaza apro-
»imadamente 10 am por cada ATP que consume

La miosina V “camina” sobre el filamento de actina, y cuda “peso que da
la hace avanzar unos 37 nm. Su composición se analiza en la sección 5-28,

E 고 기
sacara 2 NN
tol at 5]

pora!

# 4

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im 4

DEA
Moa Y SS
a E

ig 530. Esque qe isa el
‘plait de as mat LIT
3 Vine os lamentos de tia

107. 98 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

Fig. 91. Cost focal y oe
ión co lemenos 13 tt
‘xtc mode ls pescan

Deep

5-24. En las células conectivas los filamentos de actina transcelulares
se aman fibras tensoras

Fin las células conecivas la distribución de los filamentos de actina trance.
Julares —denominados Fibras tensoras es semejante a la indicad en 12 40
ción anterior, aunque aquí componen atudos mis gruesos y numerosos. Ln cada
ado, la proteína ligadora o-actinina ne sos filamentos de actina ete si

Además, cada lamentos liga ula membrana plasmática media una ce.
mura conocida con el nombro de contacto focal (ig. 5-31) LI extreme del
filamento se conecta con ua proteína vransmembranosahetecdiméria lama»
da integrina, por medio ds ks proteínas ligadores hin oractinina paxilina
y vincula, El conjunto integrado por el extreme del fismento de asta, las
proteínas ligaoras yla iegrin constituye el contact focal in el capítulo 6-6
se verá que por su dominio externo la integrina se liga a una proteína de la ma
(ri extracelular llamada fibronectina, y éste a una fibra de colágeno.

Fire los filamentos de aetna delas fibras tensora se hallan numerosas
Anidados de la protein motora minsina TI, que se compone de dos oh
dos pesidos, cada uno combinado con dos polipéptidos livianos (fig. 5-29).
Los seis polipéptidos generan una molécula fibrosa con dos cabezas en un
de sus punts, ya que en dla los polipéptidos pesados tienen una estructura
globular. Como en ls miosina , las cabezas dela miosina poseen actividad
ATpasa y son responsable delas propiedades mecánicas de la moléeuls,

Las moines Ino funcionan aisladas, Para poder sctar se asocian y for
man conjuntos bipolares, con las colas delas moléculas fusionadas entre sí y
las cabezas dirigidas hacia los extremos del conjunto (ig. 5-30). Las cabezas
establecen uniones intermitentes con los filamentos de actina adyacentes. Da:
¿o que so deslizan obre ells en direcciones contrarias hacia los respect
vos extremes [+] — los tensan y generan fuerzas mecánicas en los contactos
focales, lo cual, además de producir leves pero continuas deformaciones en

superficie celular, contribuye al establecimiento de la forma global de a
lula. ls por estas propiedades queen las clulasconcetivas los filamentos
de sctina transcelulees llevan el nombre de bra tensoras. E mecanismo
molecular que hace posible el deslizamiento de las miosinas It obre los fil
memos de actina será analizado en la sección 5-33, referida a a contract

108. Dobe sgregarse que Rs fibras tensors y los contactos focale se forman
mediant a inducción de la proteína Rho (pr la lea griega). que es miem-
bro de una familia de GTPasas que acuían asociadas las proteínas egula-
dorss GER y GAP, de cuyo unálsi nos ocuparemos en el capítulo 7-38,

De igual modo que en lus células epiteliales, ls fibras tensas sirven co-
o was para transportar organoides por el citoplasma, con intervención de la
기 Ty la miosina V (secciones 5-23 y 5-28)

5-25. En las células conectivas los filamentos de actina corticales
experimentan incesantes modificaciones

Es las célasconectvas rodeadas por mutriz extracelular los filamentos de
actina conicales se distribuyen de una manera carsctersia y además cam-
bia. Esto limo origine modificaciones cíclicas en la consistencia de lazo-
in periférica de las célula, lo cul, junto con lus tensiones en los contactos fo-
‘oes, produce los incesantes movimientos quese ven en la superficie celular.

Aquí los lamentos de actina arman una especie de andamio que incre
ment la viscosidad del ciosol la que disminuye cuando el andamio se de-
arm causa de la despolimerizaciön delos filamentos de actina (fig. 5-2),
As, en la zona periférica de la célula conectives se alteran estados de ma:
jor viscosidad (gel) con otros de menor viscosidad (so, 10 cual provoca.
ambios continuos en la forma dela superficie celular

En la construcción del andamio interviene —además de la profilina (sce
ción 5-18)— una protein igwdore lamuda filamina o ABP (por actinbin-
¿lag protein), que une alos filamentos de actina entre sí (fig. 5-32). El and.
mio se desarma cuando acta 一 antes de quelo hagan ls proteins despoli-
‘merizantestimosina y ADF la gelsolina, una proteína dependiente de Ca"
que fragme a los filamentos de actina (fi. 5-32)

5-26. Los filamentos de actina desempeñan funciones salientes
‘durante la motilidad celular

La migración celular es un fenómeno may comin durante c desarollo em
brionaio, decisivo no sólo para la formación de los tejidos y los órganos sino
tanibién para el ordensmieno y I orientación especial dela mayoría de las ex-
Tea corporales. En el organismo desenoltado la migración cular cumple
inportamíimas funciones vinculadas con sa defensa y la reparación solar

A diferencia de ls células musculares, en las cuales los filamentos e ac-
lina no se cortan ni se alargan, en as células locomowrice cl etoesqueleto
presenta un gran dinamismo, ya que la motilidad celular se debe a cambios
continues en sus componentes, que incluyen polimerizciones y despolime-
rizaciones por parte de los flumentos de actina

3 cmossgeruero m 99

ig.5.2,nervecin de apo:
tes amin y eii 마이
mado y cesar espe
"ment, e Ic andamı de ch
then ta cone de fai ei

109. 100 = OL CHAR Y MOLECULAR

La puesta en movimiento de la células epiteliales es algo más compli
cada que la de las células conectivas, pues para adquirir motilidad las pi.
meras deben independizarse del epitelio originario y cedistrbuir sus fil.
mentos de actina corticales y transceulares hasta que queden como en las
células conectivas.

Antes de ponerse en marca, la célula migratoria adquiere un aspecto po-
Iigonal. Luego, a consecuencia de rápidas y extensas modificaciones en los
filamentos de actina coniale, en el extremo de a lula correspondiente al
füturo movimiento se forman varias láminas citoplasmáticas horizontales a
mad lamelipodios, de cuyos bordes libres nacen prolongaciones digitior

/ mes denominadas filopodios (figs. 5-33 y 23-6). Tanto los Ismelipodios co
‘ma ls filopodios alternan períodos de alargamiento con períodos de acota:
miento, os cuales, como se ver, son esenciales para la motilidad celular

La formación de ls lamelipodios es inducida po a proteína Rac (por ela
Led 1o the A and CKinase),que como la Rho (sección 524) es miembro de una.
familia de GTPasas que son reguladas por las protenas GEF y GAP (cap. 7-38)

Los lamelipodios surgen y se alargan por obra de la proteína reguladore
Arp2/3 (por actin-related protein), que induce la formación de armazones
especiales de actina en la coreza celular. Como muestra la figura 5-34, la
proteína Arp2/3 hace que ls filamentos de actina se ramifiquen y 一 cm cola
oración con la proflina (sección 5-13) — que nuevas actinas G se agreguen
en los extremos [+] delos filamenos, tato en ls preexistentes como cn sus
rams, La figura 5-34 muestra también que los armazones son aplanados y que
cada rama de actina compone con el ilamento de origen un ángulo de 7".

I acortamiento de los amelipodios se debe al desarme de tales armazo-
nes, causado por las proteínas reguladora timosina, ADF y gelsolina(secio:
nes 5-18 y 525)

‘Ademis ce alargarse y acortrs, los lamclipodios se mueven permanen-
temente, lo cual es posible porque en sus mices hay moléculas de miosina I
diméricas que hacen deslizar a os flumcntos de actina cn disceciones opues-
tas (fig. 5-30)

La formación de los filopodios es inducida por la proteína Cde42 (por
cel division cycle), que al igual que las proteínas Rho y Rae pertenece 4 una
familia de GT Pasas reguladas por las proteins GEE y GAP (cap. 7-38)

Debe agregarse que durante la migración celular las proteínas Rho, Rac y
Cdc42 funcionan coordinadamente. Lo hucen tras recibir “órdenes” de ecep-
tores localizados en la membrana plasmática, los cuales se ativan cuando
son inducidos por moléculas extrceulaes implicadas en I estimulación de

Fig. 5:39. Repesnacón de — la motilidad, Puede decirse, entonces, que las protínas Rho, Rec y (00042:

un cil enew foneionan como eslabones entre las señales extraclulaes y ls componentes

¿el citocsqueleto involucrados en la migración

Los alargamiento y acortamientos delos 11

lopodios se explican por la presencia en sus ejes

eos ge haces de filamentos de actina que alternan cl
los de polimerización con ciclos de espoline

rización (ig, 5-34), Los filamentos parten del ä

borde libre de ls lamelipodios yterminan en si

membrana plasmática de la punta de ls Filo a

ーーー

110. ¿ios la quese anclan mediante contactos focales. Además, se unen entre sí
por medio de una proteína ligdora llamada fimbrina, y los más periféricos se
conectan con la membrana plastics de filopodio por intermedio dela mio
‘sina L Esta proteína motor se une als filamentos y ala membrana través
de su cabeza y de su cola, respectivamente (fig. 5-40). La miosina I movería
Ai fopodio o cumpliría una función reguladora durante el alargamiento o el
acortamiento delos lamentos de actina,

5-27. Los desplazamientos celulares son guiados
por haptotaxis y quimiotaxis

La migradión celular es consecuencia delos siguientes fenómenos. En pri-
ner lugar os flopodios se alargan, Luego, a través de sus puntas — pobladas
de contacts cales algunos se ancla en fibras colágenas de la matiz ex-
tracelular mediante moléculas de fbroncctina (caps. 6-4 y 65). À coninun-
ción, mientras los filopodios anclados se acortan —lo cual traccion 818 cl
la hacia los puntos de anclaje— oros flapodios se alargan y se ancan en fi
rss colágenassiuadas más adelante en la matiz extracelular. Finalmente, los
primeros ilopodios se desprenden de la fibras colégenas y los segundos se
corn, de modo que la célula avanza un poco más. La migración celular te
sulta de lareteación de estos episodios. Como se ve, el anclaje de los filopo-
dios en los elementos fijos de la matriz extracelular 一 cs dec, cn las fibras
colígenas— es ansitorio suficiente pra que I célula pueda ser taccionada.
Si el anclaje pesistera, el avance celular se detendr

Lejos de vagar sin rumbo, las células se desplazan has sus puntos de
destino siguiendo itinerarios predeterminados, y no se detienen antes de
canzaros ni avanzan más all Los derroteros son murcados
por algunos componentes de la matriz extracelular aledaños
a 1 célul en movimiento, por ejemplo, la concentración y la
orientación de la fibronectinas que se hallan cn los lugares
e paso. Estas moléculas tendrían funciones relevantes du-
ale la migración celular, pues fjaren los iineravios al
orintane adecuadamente y concentrarse en proporciones
‘recientes alo largo de ls rutas. La locomoción celular puit
a por gradientes de concentración de moléculas no solubles
el medio extracelular —como ocurre con la fironcctina—
se denomina haptotasis (de griego höptein, enganchar, ta
ais, colocación)

Las sutiles señales poscionals emanadas de as fbronest-
‘ns om tanteadss por ls células en movimiento. para 10 cual
us Mlopadios se extienden y retren crecen y se aconan) co-
mo si estuvieran olfateándolas”, Cuando los flopodios "ee
bea” las señales correcta, se adhieren al colágeno; sino, con

nian “explorando” el medio extracelular hasta dar con ellas

Los desplazamientos de las céluls son también diigidos
or sustancias solubles emitidas por otras células —a veces
Sistantes—, que pueden provocar su arracción o su repul-
sin. Si existe staccidn, cl fenómeno lleva cl nombre de
‘quimiotaxis, que define la conducción delas

das migra

5 crroesqueLero = 101

ig SM. Dinámica de kef
podiog y Is fps
Toe puntos de mund 3
de polinización han tido
y alos ander, pect
ete. En ambos nino la
ue a vel de os putos dera
Piel ce qu so orne
{gules de 70" eave Los a.

111. 102 = atovocra CE Au

Fig. 536. Dino que ra
mo del Sn cum wu
ano de ecient

lg. £36, Traslado de deter
nada rein us de
de pared del tbe mera pu
mito. sind por cll
PCE

“to ner

orias hacia el lugar de mayor concentración de la sus-
tancia soluble. Se ha comprobado que las sustancias
quimiotécticas estimulan 一 cn la membrana plasmási
Wiese ca delas células en movimiento— a receptores que
5°59 punen en marcha seas intracelulares que activan a
= a proteina Arp223. EI fenómeno opuesto ala guimio-
is, es deci, la quimiorrepulsión, depende de una
proteína denominada semaforina.
Los mecenismos por los cuales las células migracoris reconocen à tas él
las en sus lugares de destino y se establecen en ellos se analizan en os capítulos
6469.

5-28,

avance de los axones presenta algunas semejanzas.
‘con ls motilidad celular

Como se sabe, las neuronas se helan conectadas entre sí y on las colas
musculares y sccreoria por medio de prolongaciones citoplasmfiicas llama-
as anones, Las células as conectadas pueden estar separadas por distancias
considerabes, y la mayoría de las conexiones se establecen durune el desa:
rollo embrionario.

Cualquiera que sea la distancia que ls separa, generalmente l neurona no
‘necesita migrar para tomar contacto con la ira célula; solo crece su sx, por
To que su cupo permanece en el sio inicial. Para poder slargarse y avanpar
el axón desaolla en su extremo distal (que es el área que toma contacto on la
rm célula) una especialización lamada cono de creciniento, anéloga laxo
gión frontal dels células migratoria, pero con lopodios bastante más legos
(ig. 5-35), Las races de tos contienen miosina V. que como se vio enla sc
ción 5.23 es una eina motora que en el citoplssma transporta paroles.
La miosina V es doble como la miosina U pero posce doce Polipeptidos lv
1905 en lugar de cuatro y no forma conjumos bipolares (fig. 5-30). La semejan-

za del cono de crecimiento von le célula migratoria alcanza alos Factores
ue igen su avance por la mate cxtracclular

“En la sección 5.9 se analizaron la función que desempeñan los micro-
tóbulos durante el alargamiento del axén y la participación de la protef
ru motora dinamin en 18 migración del cono de crecimiento.

5-29. Durante la histogénesi del sistema nervioso central
algunas neuronas migran conducidas por las células
lates radiales
Durante la histogóness del sitema nervioso central algunas euronas dl
‘tubo neural primo deben migrar desde as cercanía de a Ju el ubo his
ta lugares próximos a su superficie exter Tales migraciones se producen,
porciemplo, cuando se formas a corteza cerebral y la corea ceebolose.
Los mecanismos que hacen posible el traslado de esas neuronas dific-
ren de los deserios hast aquí. Como muestra la figura 5-56, intervienen
clement de la neurogia 一 人 as llamadas células Rliales radiales —, que
transitoriamente forman soportes filamentosos sobre los cues as neu
sons “reptan” hacia sus puntos de destino. Dichos soportes son fis
prolongaciones cioplasmáticas emitidas por las células sliales radials,

112. que como rayos recorren It pared del tubo neural primitive desde su luz cen-
trl hasta su superficie externa

[No se conoce el mecanismo migratorio, aunque se ha descubiero una pro
¡ein que permite el establecimiento de uniones intermitentes entre la mem.
bron plasmática de 10 neurona y a membrana plasmática de la céulaglal
radial, imprescindibles par la reptación, La proteína se lama astrotactina
en virtud de que las células radiales se convierten en astrocitos una ve er
inada la migración

5-30. En los cultivos de tejidos se produce la llamada inhibición
por contacto

A medida que van ocupando los lugares vacíos, las células que se 1epro-
ucen en ls cultivos deteidos migran y establecen comactos con sus veci
ms No obstame, cuando una célula quedo rodeada por otras, deja de divi
diss y pierdo su motilidad, Este fenómeno —denomindo inhibición por
‘contacto ocurre cn todas la células del cultivo, por lo que terminan Sr-
‘mando una monocapa celular característica. Debo sehalase que las cóulas
sncerosasculivadas no experimentan esa clase de inhibición y, ado que se
siguen dividiendo y moviendo, e apilan unas obre ora hasta formas masas
ircgulares de varia capas de profundidad (ig. 5-37),

5-31. Los filamentos de actina intervienen en la citocinesis

La citocinesis ene lugar en las postrimerías de la mitosis, al formarse un
“nilo contráctl compuesto por filamentos de actina y miosinas I por de-
baj dela membrana plasmática en la zona ecusoril dela célla en división
(cap. 18-20) ig. 18-7). Al igual que en ls fibres tenoras, as miosinas II son
diméries y se hallan entre los filamentos de atina del anillo Ta citocinesis
se produce e ría de que cada miosina 11 se desliz sobre dos filamentos de
tina en direcciones contaras. La suma de estos deslizamientos hace apa-
recer un surco en 10 superficie cellar, que al profundizar genera un esran-
gulamiento que culmina con la particién de la célula (ig. 18:8).

Det señalarse que la progresiva reducción del diámetro del anilo entrée
tl pose acompaña de un aumento de su grosor, loque indicaría que los flamen
tos de tia se van despolimerizando a medida que a lla se rung,

5-32. En las microvellosidades existen filamentos de actina estables

Las microvellsidades son proyecciones citoplasmáica nacidas de la su
peice celular, rodcudas por membrana plasmática (es. 1-6 y 5-38). Se en-
ventran en muchos tipos celulares, pero están especialmente desarrolladas
+» algunos epielos. Debido a que incrementan la superficie de la membrana

시 cnorsoLeLero m 103

nn SO ria
EQ o A

das en calvo. Cau excl

eden so moda, dj de mu

flan yf a mac
a “Similares, a células cancerots no
ein dea de mali

ーー

113. 104 m BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR.

Fig. £38. Representa es
gardes de tna mino
ad cone dee
fase sean conor ls
peces de a membrana
‘erin ene fe 68)

plasmática, permiten una mayor absorción de agua y de solutes
por pare de la elu,

Fl idmcno delas microvelosidads es de 008 pun y su longitu
promedio es de 1 um, El ej cisco de cada mierovellositad est
constituido poz una mariz que conticne 20 30 flumemtos de ati
perlelos, cuyos extremos 上 -jy [+] e hallan enla ra y cm la punta
dela micovellosidad, respectivamente, Dado que nose alargan ni se
cortan, se die que cos filamentos de ctina so estables.

Ta punta dela mierovelosdad ei ocupada por un ido etoss-
Tio amoro en el que se hallan inmersos lo extremos [+] de os fi
mentos de acting. En cumbio, en la ra de la microvelloidad los ex-
remos [- se conceu con los filamentos de atin comicas, que
“aquí descansan sobre una delgada ed de filamentos ineqmedis (ig,
5-38), Adams, los filamentos de actina coricalcs csti conectados
stes y on I membrana plasmática mediante moléculas de espec-
trina, equivalentes a las fodinas desta en la sección 5-20.

Los filamentos de actina y los filamentos intermedios compo-
nen un enrejado por debajo de la membrana plasmática que Neva
el nombre de membrana terminal, desde la cual nacen los Rh
mentos de actina que ingresan en las mierovelosidades (ig. 5-38)
Fs necesario agrega que en las cóulas epiteliales e perímetro de la membra-
a terminal se continda con los filementos de actina del cinturón adhesivo
(sección 521 y cap. 6-12) (fig. 68)

Volviendo aleje de la microvelosiad, sus lamentos de actina se unea
ene sí por medio de dos proteínas ligadora, la yiline y la fimbrina (Gi.
5-38), Además. los filamentos de actina más periféricos se conectan con pro-
teínas integras dela membrana plasmática por imemedio de moléculas de
mlosina I. Se desconoce por qué esta proteína motora se localiza en una es
tructura celular inmóvil,

5-33. En la contractlidad de las células musculares estriadas
intervienen filamentos de actina y varias proteínas accesorias

I miósculo estriado est constituido por células ( bras) cilíndricas de 10
2 100 um de diámetro y varios milimetos o Gentimetros de longitud. Los
componente del citoesqueeto comprometidos en la actividad mecánica de
stas células forman estructuras regulares y estables, sdaptadas pura acomar |
se durante la contracción y alargarse en los perfodos de reposo.

Ll músculo conssuye uno delos ejemplos más claro de asociación m
fofonciona y de cómo, en una célula la cnergfa química puede traducir en
trabajo mecánico, Las células musculares estiadas poseen un diseño tan ef
«cient que son capaces de contacts y relajarse cien © més veces or segun-
¿do y de producir un trabajo mil vees superior a su propio peso.

La maquinaria contrctil de las el musculares está represenada por
unas estructuras regulares derivadas del citocsqueeto, ls miofibrillas (is
5-39). Estas son tan largas como las propias células y se disponen parael-
‘mente una al lado de la tr. El grosor de cada michibnil es de 122 um. Su
largo y su número dependen dela longitud y del diámetro de In cehala ms
cola, respectivamente,

114. s. emossgueLero

105

30, bras del mul cuado c a que seran bs fills con saree as ands À € 1

os dios 7), el rete copiando y e ivan pase. Los ble 7 006 vagin de mena pa
Fais que e tinca on rel coplas, organizo para cont tmpabos dese ln sport ae

Enea de di. e que tao ls molins se ein crime

La miofbrilla está compuesta por una sucesión lineal de unidades con-
irás denominadas sarcómeros (igs, 5-40 y 5-41), de 2,2 um de longitud
yon ancho equivalent al dela miofibrila de 1 a 2 um. Con el microscopio
«lcctónico se observa que entre los sarcómeros existe una estructura electro-
densa el disco Z, localizada en medio de una región poco densa, la Banda 7
(gor Bomépica) (fig. 5-41) À lo largo delas miofibrillas las bandas 1 se al
'ernan con otras más densas, las bandas A (por anisotópica), y en la pane
media de éstas se distingue una zona de menor densidad —la banda FE
vdi a su vez por la línea M, más densa que Ih H.

Las distintas bandas resulta de la variación periódica en la supeposición
de las proteínas citoesqueléticas a lo largo de las miofibrilas Como cada.
banda se encuentra I misma altura en todas las mioibrils, en conjunto
generan una alternancia de zonas de diferente densidad, que esla que le con
fre la designación de estriado a esta clase de músculo

Zn la figura 5-40 se muestra la estructura básica de un sarcémero, en cl
que se observa a los filaments de actina naciendo de los discos Z y a fibmas
gruesas bipolares 一 ae miosina I 0000 dichos filamentos. El extremo de
Tos filamentos de actina que se une al disco Z es el [+]. En los cote ira

>= ins desa ict

54, Arriba, Representación de
va on lastra del armer
bajo. Cones tamal en La
tits regiones dl acer Ob
reso quel hands 1000 lo
‘amen de actin, m andas He
lo mio ns bandas Ae

115. 106 = BIOLOCIA CELULAR Y MOLECULAR

Fig. 54. Morogría cac
‘alas ue een ar
‘Simon con lo dese y
abus Hy Ael Se pra
tani el suelo sr
Ico (69 exe he ot
rile 01000 (Cons de
Bay)

verslos se comprueba que la banda Y contiene Únicument filamentos de ac
tina a banda H sólo fibras de miosina I, y la banda A ambos componentes.
Jn la banda A cada fibra gruesa de miosina aparece sodeada por ses flame
tos de actina y cada uno de ésto por res fibras de miosina; por consigien-
Le, el número de filamentos de actina duplica al de fibra de miosina. Pr tro

los cartes transversales a nivel de Ja línea M revelan la existencia de
puentes proteicos entre las fibras de miosina.

"Es necesario deseibir cómo se asocian los monómeros de miosina IT pa
ra formar las fbras gruesas interpuestas entre 106 filamentos de actina, Ca
«du une de stas fibras se halla integrada por numerosas moléculas de mios
때 11 cuya combinación da lugar a una estructura bipolar con forma de va
xa (fig, 5-42). Esa exhibe una zona “lisa” en medio de dos regiones “rugo-
sas", que se ven así por la presencia de las cabezas de las miosinas 1, las
cuales so proyectan desde la fibra como si fueran bravos (la figura 5-43
muestra que la zona “lisa coresponde ale banda H del mésculo contreido)
En la figura 5-42 puede observarse que las cabezas de las miosina 11 están
opuestamente orientadas en las ds regiones rugosas, lo que le da ala fibra
gruesa su condición bipolar.

Las cabezas delas miosina 11 surgen del eje fibroso a intervalos regula:
res de 7 nm y con una diferencia angular etre elas de 60°, por lo que en cons
junco describe. a lo largo de dicho ej, una rayectori helicoidl (ig. 5-42)
Debido a esta disposición, cada fibra de miosina I ineracda simulläncamen:

Le con los seis filamentos de actina que la rodean (ig. 5-40).
Los cambios que ocuren en el sarcómero durante la conuacción de lac

ula muscular pueden observarse con los microscopios de fase y de inertes

rencia (caps. 23-7 y 23-8), La banda A no se modifica, pero las hemiban

1 se acortan en forma proporcional al grudo de comracción. El acortamiento

de lus hemibandas Y se debe a quelo discos Z se acercan mutunmenio. Al ha:

116. 5. enorsqusiit m 107

certo empujan os filaments de actina hacia el centro del
に mcm.de manera que ls áreas de superposición de los 人
amet de aetna con las bras de miosina se amplían i
5.23). Sil contracción se acota, ls extern libtes de los
filamentos de acia pueden Negar hasta la inca M (ig. 5-43)
Tos estos fenómenos se revienen durante la eajación
Los desplazamientos oheervados durant contracción se
deben a que las cubas de ls fibras de miosina se deslizan
eavameate sobr los lamentos de actin, Para ll, cada ea-
À za sesteriona en reació al all ibroso,como s entr ella
MO Sao tira ona bisagra (65.540) ea
Fn el músculo en reposo, las cabezas de las miosinas estén separadas de los 。 cap forma de a yr
| ameatos de actina (fig. 544A). Am llegada de un estimulo apropiado, la TZ, gone mal de
«ontrcción muscular se produce a consccnncia de los siguentes cambios N cas rm
| cars en as atezs de os miosis: se air ls filamentos de Bene ede
cita (Mg. 5-448): 2) se Mexionan y wranzan un pequeño tramo hacia los 7°
을 。 :eme jos dos laments lo eva rasta o dicos 7 de ambos ados
det sccómero hacia a part central del mismo ig. 5-44), 3) se dsconectan
de os lamentos de acina y se enderean ig. 5-4) 4) velven unie
Jos respeivosMlmentos pero bona los monómeros de cia contiguos y
Imán cercanos isco Z (ig. 5-448); 5) vuelven a Mexionase, pr lo que los
‘laments de aca y les dicos Z se comen un poco más hacia la pato cn
tl el armer (fig 5-44F); 6) vuelve a separa, y as repidament,
Debido à que cada miosina T posee muchas cabezas. aque hay muchas
iras gruesas a que éstas son bipalars y que los pol cos enel
Eralo anterior se seiten muchas veces, los filaments de actina de ambas
rides del sarcómero 一 co sus espectvos discos Z — ve acercan muta
niet y el sarcómero se aora (i. 543)
La comtaccón de una celula muscular cs el resultado de a suma de os
coremiemox de odos los sare6meros de todas ay miofibaillas A su vez, la
contracción global del músculo cs consoouencia de La suma de ls cont
ciones individuals de todas us calas

ESE
sas 一
== — es

iy. 58. Izquierda, Esquemas que susan. cau conn de ean, mecano de ce tin el
reco cido Da la en a bnda He amp Dusan la contracción ne ame desidia er
nuca M y eto de hadas o doce. Com e comin stan Io tits He delos Alam de 让
tos pen lpr ht he 10000 BM, Derecha, Fens ieulo de un sare del mal vio en eto
resin, conrcción y comes misma

117. 108 = morra CAL ULA Y MOLECULAR

‘sen ld ie 666000000000

oma conoci on el lamento, CU cambio
‘eters eva Cora ha ue el lamento de

en ie 069000000000
Fer ーー ンー

SR tren ina, plane a 4
etc — ~ OPPOOOPOOSHOGS:

AZ

4
499.
4

090000000000)
ZAR

y
~GQODQDOODQOOHESAC
— ï

Ta energía requerida par I actividad mecánica de las cabezas de la mio-

sina es proporcionada por el ATP. que es hidrolizado por una ATPase pre 上

sen en dichas cabezas, Se calcula que la cnergfa aportad por un ATP cs sus

Ficieme para desplazar a 105 filamentos de actina entre 5 y 10 nm 上
Ta flexi de las cabezas de la miosina IT es desencadenada por el Ca, 8

eya concentración aumenta en e citosol cuando la célula muscular es indu:
id a contraerse (cap. 7-26) Dicha liGn es controlada po Las proteins re
guladoras tropomiosina, troponina I, troponina € y troponina T, las cua:
Tes se hallan juno a los Flament de actina (fig. 5-45). Las tres roponinas
Forman un complejo que se mantene unido gracias ala aroponina 下

Fin el müsculo en reposo la tropomiosina se encuentra sobre los filmen“

ig, 545. Esque que muestra
da estructura mer del foe
memo de sa del 90000.
Juno à slur pres sega
‘os dl ones mue

118. < crrorsqueLeTO m 109

ew y tot

tos actina. en uma posición al que impide l unión dels cabezas de la mio- 46. Desplazamiento de

sine 11 con dichos filamentos (fig. 5-46). Esa posición es controlada por la 1 ers nn >

troponin , 8 lamada porque nhic cl comment dea tropomiocina, tne cr de o
EL aumeno de Ca en el ctosol hace que lion s un ala roponina © im ene 08,

(ésa es semejante al proteína calmodulina, que analizaremos en e cap

lo 11-19. Fl complejo Ca™-toporina € bloques la acción de I troponin

Toque permite que la tropomiosina cambie deposición on respecto los 1

mentos de actina y ls cabezas de a miosina puedan unis a 3. La f=

aa 5-46 muesr sa rección; observes ala molécula de ropomiosina en

Sis dos posiciones, comespondientes alos estados de relajación y de conc

«són del músculo.

En los discos e encuentra la rtenaigdorno-actiina. Palla sa
cian no slo los filamentos de acia sino tambi los de tia, una pro
Igadora ques exlicnde sta cl centro del sacómero, e eor hawa h nea
Mg. 5:47). La in desempea dos funciones: mantiene la ba de mio
sina en suposición y, debido aque tiene un segmento que se compori co
‘mown resort, restablece liongimd deseoso de célula durant a rela
Clin muscular. La ia sl pc más grande detectada en el organismo
hurano psa nada menos que 3.00 kDa y et Compuesta por una cadena.
Anal de casi 27.000 amino.

Cada flamento de acia se halla asociado a ota proteína gigante lama
da neblina, qu ene por func dteeinar el lr del ameno rane
te opéra y confer rigkkz (i. 5-47)

Las mobile e alla unis por ss laos mediante lamentos inter
"ecos de desma (sección 8-3. Gracias ellos se vial pai kl al
acamieato de os sacómetos enel interior de ls celulas muscles ante ls

es tensiones mecánicas qu sin sometidas
imaimnene por debajo de la membrana plastica ia lla muscular
posee la proteína iadoradistroina. Es semejante a espectina (seción
332) y conecta los filaments de acia localizados en I periferia de ac

oo
一 一 "一 一

ig 5.7. Reparación econ
ck paral 9 00600. qu
‘ae as ecole de in Sen

en ls go reto de enol

etc ba ‘oli oe as eine

119. 110 = moLOGIA cHLULAR Y MOLICULAR

lula con un complejo de proteínas membranosas Ilamadas dictroglicanos y
sarcoglicanos, À su vez, este complejo se une ala taminina dela lámina ba
sal que rodea ala célula cap. 6-1). Diversas anomalías en ia distrofina o en
alguna de las proteínas asociadas —a consecuencia de alteraciones 86084
cas dan lugar a enfermedades conocidas como distrfías musculares. Se
caracterizan por la degeneración progresiva de los músculos, lo cual puede
acer claudicar las funciones cardíaca y pulmonar, y llevara a muerte

5-34. En la contractilidad de las células musculares cardiacas
participan estructuras similares alas del músculo estriado
일 Una de ls diferencias más notables entre la células musculares esque
ticas y las células musculares cardíacas es la presencia en éstas de los discns
¡intercalres, encargados de unir a las células cardíacas por sus extremos. Es.
105 discos se comportan como si fueran discos Z, pues de ellos nacen ls i=
lamentos de actina y de ttn.

Los discos imerealares contienen desmosomas (cap. 6-13) étos se aso-
cian filameatos intermedios de desmina que derivan delos que unen à as
miofbrllas ente si, mencionados en la sección anterior. Además poscen
uniones comunicantes (cp. 6-14), nececaras pare sincronizar las contrac-
ciones de Is células miocárdica

5-35. En las células musculares lisas el aparato contráctil
es relativamente sencillo

El aparato conráctl delas céluas musculares sas se asemeja al conjun-
To de fibras tensorastrascelulres presents en lus células conestivas (ec
«ción 5-24), con I diferencia de que en las musculares los haces de flamen-
tos de actna son mucho más gruesos y más numerosos, Además, las partes
intermedias de los filamentos de actina son reemplazadas por lamentos n=
termedios de desmina (ig. 5-48), cuya presencia impide que se comprima a
zona central de la célula, donde se hala el núcleo y se refugian los compo:
entes cioplasmátics mis delicados para protegerse de la contracción

5-36, El citoesqueleto del eritrocito posee características singulares

La composición del citossqueleto del ertocito presenta diferencias en
comparación con 01 citoesqueeto de las otras células

‘Como muestra la figura 5-49, inmediatamente por debaj de la membrana
plesmétiea del criocito existe una malla fbrilar integrada principalmente
por filamentos de espeetrina, que es una proteín similar a Ia fodrina (sec-
ción 5-20), Se tata de un heterodimero compuesto por dos poipéptidos lar
gos entrelazados, llamados ay f (o banda 1 y banda 2, respectivamente), Da
do que los dímeros se conectan por sus punta, se forman tecrámeros, cuyos
extremos se unen a filamentos de actina cortos (o bal 5).

La figura 5-49 permite ver que cada filamento de actina se conoct con va

ie 548

toe de dis, sado cre
Ine mens de an, protege a
ic y a kn cannes cho
sms dare cones,

120. riasespottinas teamóricas; tales conexiones son mediadas por la proteína
ligadora aducina, Muestra también que los filamentos de actina se unen à
ns gicoprotín ransmembranosa llamado plicoforina mediante la protef
개 ligadora banda 4.

Además, el filamento de actina se halla asociado a otras dos proteínas: 18.
‘eopomodulina, que determinara sw longitud, y la tropomiosina, cuya fun

5. moo = 111

ig, 519. sti de ln com.
Paes pricipal del sce
{ety y de la membros ps
et

ción se desconoce,
Cerca de su parte media cada
proves transmembraness banda
CO," desert en el capitulo
or anquirina.
Es pro

rimero de expectina se 00800 con lu
que es el contratransportador de
17. Fn esta unión iterviene a proteína liga

ry

so señalar que el conjunto de este sistema de proefmusctoesque

Teacas y membrenosas Le confer al ertrocito su forma bicóncava y a flexi
lidad necesaria para poder circula por los capilares smgufneos de dime:

vos menores que el uso,

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‘Sing hong? Trends Cal lol 15112,

Zieng Ch, Hem Nand Haten ME. (1996) CNS ne
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ons sil ies, Scene 2725817,

122. Union de las células entre si
y con la matriz extracelular

6-1. Las células se unen entre sí y con elementos
de la matriz extracelular

Los organismos malticelutares están compuestos no sólo por células sino
también por elementos intecelulares, Estos ltimos se agrupan bajo el nom-
bre de matriz extracelular, Los tejidos — y, por extensión, ls órganos y los
sistenas— son el resultado de asociaciones de distintos tipos de células y

ces extraclulres, de ahí que para poder reconocer a un tjido deban te
nese en cuenta tato sus células como la calidad yla cantidad de us com
ponentes intercealaes.

Fs los tjidos conectivos las célula se encuentran dispersa en medio de
abundante matriz extracelular, En cambio, en los epitli las células suelen
estar adosadas sin que la separe prácticamento ningún elemento extracelu-
lar No obstame, en los epteios de revestimiento existe una delgada matiz
extscevlar lamada lámina basal, interpuesta entre ls células y el ej do co-
nectivo sobre el que se apoyan, Láminas buses similares se encuentran en
os tejidos, por ejemplo, en tomo de las células musculares.

Ln este capitulo se analizar los componente de la matiz extracelular,
«imo se vinculan ls células con ells y ls distintas clases de uniones que
existen ene las células

MATRIZ EXTRACELULAR
6-2, La matriz extracelular contiene elementos fluidos y fibrosos

Las funciones más importantes de la matriz extracelular son: 1) rellenar
los espacios no ocupados por las células; 2) conferir a los tejidos resistencia
118 compresión y al estiramiento; 3) constituir el medio por donde llegan los
ruvients y se eliminan los desechos celulares; 4) proveer a diversas clases
de elas de puntos fijos donde aferrarse: 5) ser un vehículo por donde:
gran las células cuando se desplazan de un pumo a oto del organismo; 6) er
un medio por el que ariban las células lus sustancias inductoras (sles)
provenientes de otras células (cap. 1-2)

Los componentes de la mariz extraclular pueden clasificarse en fiuidos
y firoses. Los Nidos corresponden principalmente a glicosaminoglicanos y
roteoglicanos (cap 2-6), mientras que los fibrosos se dividen en proteínas
estructurales colágeno) y proteínas adhesivas (ibronectina, laminin).

6

123. 114 © OLOGIACELELAR Y MOLECULAR

6-3. Los glicosaminoglicanos y los proteoglicanos son componentes
fluidos de la matriz extracelular

La fase Kquida de la mari extracelular contiene una clase especial de po
lisecridos llamados glicosaminoplicanos, los cuele suelen hallarse asocia.
dos entre sy con proteínas, con las que componen grandes complejos ico
proteicos denominados proteoglicanos (cap. 2-6) (figs. 2-10 y 2-1). Pueden
asociarse más de 100 cadenas de glicosaminoglicanos a una sola proteína y
en ocasiones varios de estas proteoglicanos se unen a una molécula de ácido

ialurónico — que cs dl licosaminoglicano de mayor tamaño —, 10 cual ori
ina agregados moleculares de enormes proporciones (ig. 6-1),

Los glicosaminoglicanos son hidratos de carbono compuestos por una su
cesiéa de unidades disucáridas repetidas y alternadas, en ls que uno de os
monosacáridos posee un grupo amino, puesto que es una N-aceilglucosami-
mao una N-aceilglactosamina el segundo es un ácido glucurónico, un ci.
do idurénieu uma galactose (exp. 20)

En la tabla 6-1 se mencionan los principales glicosaminoglicanos y us
unidades repetitivas, Como puede apreciarse, a excepción del ácido Maur
nico, están sulftados, Debido ula presencia de los sulfatos y a que poseen
numerosos grupos caxboxlo, los glicostminoglicanos son moléculas muy
ácidas, con numerosas cargos negativas que atraen grandes cantidades de
Na? —y, por lo tanto, de HO, lo cual sumenta In urgencia dela matriz
extracelular,

6-4. Las proteinas estructurales más abundantes de la matriz
extracelular son las fibras colágenas

En la matriz extrcella, ls proteínas estructurales más importantes co.
responden a les fhras colágenas, Is cuales estén compuestas por hrilas 6
que presentan una ceriecien característica, con una periodicidad de 67 nm
(fig. 62),

La unidad molecular hásica de la fibrila ex el tropocolágeno, que es una
molécula proteica fibrosa de alrededor de 300 nm de longitud y 1,5 am de es F
pesor (fig. 6-2). El tropocolágeno está integrado por res cadenas polipepud
as del mismo tamaño trenzadas en forma helicoidal. La periodicidad de 67
‘nm en as swiaciones Ge Is bias colégenas se debe a que Tos tropocol
nos se agregan en paralelo y se superponen en unas res cuaras partes de
su longi (ig. 6-2)

ig, 61. Esquema de on sree
moco compuesto por rune com
Sos tego uid aun e pr

nk,

124. 6. UMON DE LAS CELULAS ENTRE SI Y CON LA MATRIZEXTRACELULAR =! 115

Tabla 8-1. Principales glcosaminoglicanos y sus unidades disairidas
repetitias |
enamine ride ie
Acido iano Acid heure Nasen
Corsa Acid gcc Naess sto
Pense Acid io: acetal lio
arms Acid rin, Nati salto
Gants 01900: Nace locnamina alta

site alrededor de 25 clases de cadenas polipepxídicas. En todas, un er
io de los aminoácidos som glicins, otro tercio suelen ser prolinas e hidroxi-
prolinas y el 60010 restante son aminodcidos de distintos tipos, |

| stas cadenas polipepídics se combinan de diversas maneras, Io que da |

lugar à unas 15 tipos de colágenos. Estos se identifican con nümeros roma-
os, y los principales corresponden alos colégenos de tipo I, I, IM, IV, VI,
Ty XE

El colígeno de tipo Ise encuentra en la dermis, a cápsula de los órganos,
cl tendón, el hueso, la cémea y la dentina los de tipo I, IX y XT, en el carte
lago; el de tipo IT, en la dermis feta el tejido coneetivo laxo, la pared de los
vasos sanguíneos el útero, ión y los tejidos hemopoyético y linfático; los
de pn IV y VIT, en la lámina basal yen el tjido conectivo subyacente.

En el capítulo 5-27 vimos que la fibras de colágeno desempeñan un pa
pei crucial enla migración de las células, dado que proveen los puntos fijos |
de sostén para el anclje temporario de los flopodios

6-5. La fibronectina yla laminina son proteinas adhesivas
de la matriz extracelular

La Mronccina e na gimp ina rosa de 440 Da, compuesta por
dos ubaidades poleas 16600 ete spor un puente ale cr
ee sus extremos catho. Ca subunidad ps os domiioicomose LE? sca 5
verán a prin sci, uno conta con una priea de la membrane le
snc del ea y el tro con i olen Re.33D fal certs ema 나
‘nel capil 527 e sal que las mous de färmetina silent urs
los tnerarios seguidos por las células migratorias y median a concxióntem- ads de ls ete de
pora de los nopodie co a as ogee ‘orien el

125. 116 = mioLocia CELULAR Y MOLECULAR

La Jaminina es una glicoproxcína fibros de unos 900 KDa, integrada por
tres subunidades polipepídics unidas por puente disulfuro, Tiene forma de
ru, con tres brazos cortos y uno largo, Abunda en es láminas basales, don
de e hallansociad al olégeno IV (fig. 6-3) y a un proeoglicano rico en he.
paransulfato, Además es la primern proteína adhesiva que aparece en la a
{iz extracelular del embrión, ya que s la ha detectado en ls postrimerías de
Ja segmentación dela célula huevo, apenas se forma la méral (cap. 21)

UNIONES DE LAS CELULAS CON LA MATRIZ EXTRACELULAR
j 6-6. Los contactos focales unen a las eélulas de algunos tejidos
conectivos con componentes de la matriz extracelular

Las células de algunos tjidos conectivos, aunque pueden movilizarse,
suelen permanecer en sus sitio debido a que establecen uniones más 0 me
os duraderas con components fijos de la matriz extracelular En sas unio.
nes intervienen, del lado de las células, los contactos focales (cap. 5-29)
mientras que los componentes fijos dela maris extracelular corresponden 4
las fibras colágenas,

Debe recordarse que cada contacto focal consta de una proteína tras:
membranosa Hamada interina, cuyo dominio intern est unido — mediante
varas proteínas ligadoras— s haces de filamentos de actina denominados

ras tensoras (cp. 5-24) Es precisamente la interina —a wavés de su domi: a
Jio externo— el componente dl contact focal que se conecta con la fibra
colégena de la matriz extracelular, Como muestra I figura 531, lo hace con E

la ayuda de In proteína adhesiva fibronectina,
En el capítulo 5-27 se vio que uniones similares u éstas — pero fugaces

se establecen durant la migración celular, cuando los contacts focales de

los filopodios se adhieren a iras colägenas presente enla ruta dela 0000 Py

que se desplaza por la matiz extracelular

6-7. Los hemidesmosomas anclan alas céluas epiteiales
en la lámina basal las
En los epielos, las células basals se vinculan con una parte especisliza
da de la matriz extracelular conocida como lámina basal (seción 6-1). La
‘conexign entre las céalas y la lámina es bastante firme, ya que se prod

mediante unas esiuctras llamadas hemidesmosomas (igs. 63 y 6 la
‘Como los contactos facales, los hemidesmatomas poseen integra
ro éstas se hallan agrupadas, sus dominios ciosólicos se unen a flaca
de
las
トー 때

Fle. 63 Repmsectacin end = le 00001
tend un mermar a

126. で UNION DE LAS CELULAS Het SLY CON LA MATRIZ EXTRACELULAR 2 117

ig 64, Pas de na cla a
fue ce ds elas codo.

des de un cpr, y nu saa be
te Coplas mari en
Pe

A

intermedios de queratina (no fibras tensoras de actina) y sus dominios ex-
vernos se conectan a una red de colágeno de tipo IV, que existe sólo en la
mina basal. Fst Úlima conexión se realiza por medio de la lamínina (ig
6-3) Además entre las internas y los flementos de queratina se interpone
usa placa discoldal de 12 a 15 nm de espesor que contiene una proteína li
ora similar alas desmoplaquinas del desmosoma (sección 6-13)

UNIONES TRANSITORIAS ENTRE LAS CELULAS

6-8. En varios procesos biológicos se producen uniones transitorias
entre tipos celulares diferentes

Durante ls respuestas Inmunltarias, la reparación de las heridas y la deten-
ción de las hemorragias es necesario que algunos tips celulares establezcan
rmiones transitorias con 0000 clases de cthlas Las uniones se producen gracias
aos fenómenos biológicos lamados reconocimiento y adhesión. celular.

Ambos tienen lugar cuando determinadas células de la sangre neutrbfilos
monocits, linfocitos, plaquetas) se conectan fugazmente con las células en-
dotliales de los capilares sanguíneos, lo cual es un prerrequísio para poser
sai: dela sangre y pasa a los tejidos (ig. 64). La adhesión se produce por-
queen a membrana plasmática de la céulas sanguíneas existen gliolíidos
y slcoproteinas que interctónn específicamente con glicaproteinas comple-
manarias — llamadas selectas — presente en In membrana plasmática de
las células endoteliales Inversamente, en otras ocasiones los gicolipidos y
las glicoproteínas se localizan en las 0611.05 endoteliles y las seletinas en
les céulassanguínces.

Estas interacciones son necesarias para que las células sr
‘enganen el lugar apropiado y pasen entre dos células endotl
Jocual les permite alcanzar cl ejido donde —segón el caso-— participarán en
la sespuesta inmunitaria, cn ja cicatrización de La herida 0 en la detención de
la hemorragia.

La especificidad dela unión es provita de un ado por los oligosacáridos
dels gliclípidos y de las glicoroteínas y del oto por los oligosacáridos de
las selectinas Los oligosacáicos interactuantes son diferentes entre sí, de
modo quese establecen conesiones entre molecules de distinta composición
(uniones heteroficas) (Gi. 6-5), Las seletinas deben su nombre a as adhe-
siones selctivas que median y a que son ectinas es dcir moléculas que i
ren una gran avidez por hidratos de carbono,

ig. 65. Usiones eleva
res brin y Po
Ss. En 배 ions Ron
¿as medidas pr ls cadher
Das nein eas
“commun vesting deco.

0-0 0:=0 0-0

Un nano Une mans heine

127. 718 mono Ga av OL CUA

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re
000
FE Gares du 6-9. Durante el desarrollo embrinaro, antes de formar uniones
am Gasen

Durant el desarollo embrionario algunos eptlios se forman a pari de
células que al cabo de varias divisiones generan numerosas células descen
diente que permanecen juntas (fig. 6-6) concctadas entre sí mediante unio
es estables (estas uniones se analizan en Ins próximas tecciones).
En cumbio, tros tejidos se forman por la asociación de dos o más class de cs
lus diferents, las cuales deben migrar hasta encontrase en un lugar del organi.
mo. La 6 se reconocen, se adhieren y e conectan por medio de uniones estables
El reconocimiento y la adhesión celular son mediados por glicoproteF
as transmembranoses especiales llamadas CAM (por celadhesion molecu
las), que se encuentran enla superficie delas células destinadas a unirse y ie
en la particularidad de interactuar sóo cuando son idénticas entr sf (ann
nes homofleas) (fig, 6-5), Mediante dichas CAM, la olula migratoria
mientras se desplaza en busca desu lugar de destino —donde tomará contar"
to con as células que serán sus compañeras en el muevo tejido —, “ante” as |
propiedades químicas de las CAM situadas en las membre plastica de
Fig. 67. Reprocnucón ev las células que encuentra su paso Si reconoce a una célula con una CAM.

ges de la caucus (dein la suya, se adhiere a ella; sí no, cominúa desplazándose hasta cm

ad om y contra Ja célula con la CAM correcta ai
‘Ss ein dan Se han ideniicado varias CAM, denominadas 一 en consideración alas c& 人
tula donde se las encont por primera vez 一 Ng-CAM a

| (econ ie gie) CAB cua) AM
U ANN Ns [a] cadherina E (hepatocitos, células epiteliales), cadherina
U 0U NA = Peine), cadherin N (curras, to. cadherins
SEN, tonic que Nova domina a end

que necesita Ca?" para poder ligarse entre si (ig. 6-5),
‘Surge de lo expuesto que anes de unirse en forma es

table la células deben reconocer y adherirse, Hoy se
acepla que stos tes procesos corresponden a elapas su

‘esivas de un mismo fenómeno, En las próximas secc
nes se verá que algunas uniones estables contienen cach
nas, es decir, moléculas con propiedades idénticas al

Pr

Soo

CAM dependientes de Ca que asian durante el recon
cimiento yla adhesión celular:

CET J

128. ig. 68 Esquema dimensional que oes
laser qu mantener un in
Ins eps cates Se mues ambien
la membrana ermal a on de chs
ón aio) y 3 vino on es de
las mica (RE S39,

"UNIONES ESTABLES ENTRE LAS CELULAS
6-10. Las células epitliles se unen entre sí por medio.
de cuatro clases de estructuras
Las células de los epitlio s ligan entre sí de manera estable por medio
de cuatro tipos de uniones. Estas se denominan: 1) unión ous; 2) eintu-
rén adhesivo; 3) desmosoma, y 4) unión comunicame (ig. 6-7).

6-11, La unión oluiva impide el pasaje de sustancias por i 69. Uno m
el espacio intercelul ‘ccm panels ent a Tos

1a mion od llamada también nin srcha coma cd) tn a cnr

achire firmemente ls membranas plasmáticos de as thls pies Las Men jt qe =

<oniguas pr medio de une fanje de Concaió no muy ancha, sada inme- Sau

amené por dejo de ia superficie libre del pie

(52-6) Dado qe en os epítetos cada sua se halla

rodeada por oras, en una ea individual a unión och:

iv compone un anillo que crcund sus paredes later

testa. 69)

A nivel de nn stra as membran plasmáticas
de las ells contac enninen ene cs do class
de proteins integrales, llamadas edudims > 00888.

no mue la fm 69, e dponcn de modo al que
forman wes 0 más hileras paralelas a pei dl pi
seo, Encda lim las ohn y clas extn ni
das entr sícomo ls cunas de un cla. y cada pins
Se alice fimemene a ova similar de la mentrama
«poca, lo ul ace el espacio cmder En a gra
69 puede vere que las lee de ivdin y clans
parecen “onto” y que dis se han interconectadas
por puentes de igual composición

129. 120 = mood cran ax Y mor

Cuando se coloce sobre la superficie libre de un epitelio un marcador
‘come la ferrilina sus moléculas no pueden atravesar el ejido epitclial por
los espacios intercclulares debido a que son detenidas por las uniones
úclusivas. Lo mismo ocurre con casi todas las sustancia, de ahf que para
atravesar los epitelios deban rozar por 01 interior de sus célules, Las figu-
ras 3-27, 3-28, 7-25, 7-26, 7-27 y 7-28 muestran transportes transcelulares
de este tipo

Lo expuesto en el párafo ateriortiene excepciones. Por ejemplo, l Me
puede pasar por los espacios inerclulaes del epieto del tibulo rect distal
“de la nefrona porque entre ls cudinas de las uniores oclusivas de ee epi
teli existen unos canales diminutos que permiten el paso del ion. Debe se-
File que el Mg? se dirige desde el interior de la nefrona hasta el ine
‘io renal y que su transferencia se realiza sin la compañía de agua.

“Además de unir alas células y de impedir el pasaje de sustancias a tra
vés delos epitelios, las uniones oclusivas determinan que las composicio-
res moleculares de ls regiones apical y basolateral delas membranas pls.
mática de las elulas epiteliales sean diferentes entre sf, Esta asimetría se
debe a que las uniones oclusivs forman barreras que impiden la difusión
lateral delas proteins y los lípidos membranosos (caps. 3-3 y 3-5), parte
de los cuales quedan confinados de un ado de las uniones y parte del otro,
El transpore transcelular de solutos ilstado en ls figures 3-27 y 3-28 es
posible gracia a la segregación —a ambos lados de las uniones ociusi

vas de proteínas membranosas que funcionan como canales iónicos y
permeasas.
6-12. El cinturón adhesivo contiene gicoproteinas llamadas cadherinas

Fl cinturón adhesivo (llamado también desmosoma en cinturón, demo.
soma en banda, banda de adhesión, barra terminal à zonula adherens) es
‘oto tipo de unión que desaroan las células epiteliales para mantener li
adas entre sf

Se localiza por debajo de la nión oclusva (ig. 6-7) y en su composición
inersienenglicoproeinas ransmembranosas de la familia delas cadherinas
(sección 6-9) y la franja de flamentos de actina corticales estuiada en el
capitulo 5-21. Al se adelanté que las cadherina se conectan con los fil
mentos de actina mediante las proteínas ligadoas placoglobina, catenina,
‘aactinina y vínculina,

Como muestran las figuras 68 y 6-10, las cadherinas dan lugar a una fran:
Ja proteica que cicunda lus paredes laerales dela célula, del mismo anche
que lafanja de filamentos de actina con la quese hallan conectadas. Las f
guras 6-8 y 6-10 muestran también que la unión interelular se produce en
viruud de que las eudherinss se conectan a través de sus dominios extrros
¡Según se vio en la sección 6-9, se tata de uniones homoficas, pues las mo-
¡éculas que ineractóan son iguales entre si (ig. 6-5)

El nombre de cinturón adhesivo hace referencia las dos características más
notorias de este tipo de unión: la disposició circular de ls cadherinas y los a
lamemos de actina yla propiedad de las primeras de adherirse mutuamente.

El conjunto de cinturones adhesivos forms un enrejado uansepitelal dl
val deriva part dela resistencia lateral de los piel.

130. 6. UNION DELAS CELULAS ENTRE SIY CON LA MANRIZ EXTRACELULAR m 121

6-13. El desmosoma es comparado con un remache y en su formación
también intervienen cadherinas

Los desmosomas (del gricgo desmds, vínculo, y sma. cuerpo) (lamatos
también desmosomas puntformer 0 maculae adherens), a diferencia de la
nión alusiva y del cinturón adhesivo, consituyen uniones puntiformes en
¡se las células epiteliales contiguas, por lo que han sido comparados con re
machet (figs. 6-8 y 6-1). Se hallan por debajo del cinturón adhesivo distri
idos iregularmente en las paredes laterales de ls células, Cada desmoso-
ma ocupa un dre czcula de aproximadamente 0,5 um de diámetro y a Su ni
vel as membranas plasmáticas se encuentran separadas por una distancia de
a 50am,”

El desmosoma incluye un grupo de glicopreefaus transmembranosas de
la familia de las cadherinas, denominadas desmoglein 1, desmocolina 1 y
desmocol

Igual que en el cinturón adhesivo las cadherinus delas membranas adya-
cents e unen ene sí por sus dominios externos fig. 6-11). En cambio, sus
minis ctosóicos se asocian con filamentos intermedios de queratina
(00 con filamentos de actina) Esta Shima asociación es mediada por una

laca discoldal que incluye las proteínas ligadoras desmoplaquina 1, des
‘moplaguina I y placoglobina. Una cara de la placa se relaciona con las
cadherinas yla ota con los filamentos de queratina, ls cuales —como hor
quilla —ingresan en el disco, se curvan y vuelven al itosol (fig, 6-11).

“Además de unir fuertemente alas células cpitsliales entre sí los desmo-
sas y lo filamentos de queratina componen uns red transelular extend
da por todo el epitelio, al que le confieren una ran resistencia mecénica. Es
por elo que en ls distintos tejidos el número de desmosomas es proporcio-
al al grado de tensión o de estramieno a que son sometidos. Por ejemplo,
en el epitelio de la mucosa de la vejiga urinaria los desmosomas son muy
sburdamtes

comm

mee

nar bio. Fig. 61. Demon

131. 122 = MOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR:

ig. 612. Unió comunicate. Ala
essa ea mec de

‘ere e sonó

En el capítulo 5-34 se vio que los discos intercalar que ligan a las lu
las musculares cardíacas contienen desmosomas asociados con filamentos de
desmina.

6-14. La unión comunicante está formada por a asociación de
conexanes aportados por las células epiteliales contiguas

Las uniones comunicantes (lamadas también uniones en hendidura,

gap” 0 nexus) son canales que comunican los citoplesmas de las 06.
Tu epiteliales adyacentes,

‘Cada canal está compuesto por un par de conexones, que son estructuras
iindrias huecas que atraviesan las membranas plesmáticas de las células
enfrentadas (igs. 6-7 y 6-12).

La pared del conenón resulta de a asociación de sis proteínas transmem=
branosas idénticas que delimitan un conducto central (ig. 6-12). Estas pro:
teínas se llaman conexinas y se unen con sus similares del conexón dela
membrana plasmática puesta, o queda lugar a un canal que comunica a as
dos células. Debido a que las conexina sobresalen cn cl espacio intrecllar
‘entre 1 y 2 nm, las membranas plasmáticas de dichas celulas quedan separa
das por una distancia de 2 4 nm. Por este motivo a
la lama también unión en hendidura (ig. 6-12).

Fn ls células epiteliales los conexones se encuentran entr los desmoso:
mas. No esta uniformemente distribuidos sino agrupados en conjuntos ais
lados, ceda uno compuesto por unos pocos por cientos de conexones.

La figura 6-13 corresponde a una imagen ultramicroscópica con color
ción negativa de numerosos conexones en la membrane plasmática de un he
palocto. Los conexunes aparecen como anillos que forman un enrejado he
‘agonal con una periodicidad de 85 nm. En el recuadro se observa una re
presentación lograda mediante cl procesamiento densitométrico computar
ado de las imágenes clctrónicas.

El conducto central del conexón tien un diámetro de alrededor de 1,5 um.
Por él pasan Hbremente algunos solutos (iones, monosacáridos, nucleótidos,

mien comunicast se

132. 6. UNION DH LAS CELULAS ENTRE SI CON LA MATRIZ EXTRACELULAK = 123

uninofeidos, eto) el citoplasma de una cghis al citoplasma dela célula ve:
ins, 1010 no las mecromoléculas. Tales pasaes indican que existen acopla
mientos meabólicos y elécricos entre las células cgm

La estructura de los conexones os comparable a la de Los canales ii-
cos deseripins en el capítulo 3-14. Debe recordarse que los canales depen-
iees de voltaje y de ligando estén compuestos, respectivamente, por
cuatro y cinco proteínas transmembranonas, en lugar delas seis delos co-
exones. Fstos, como los canales iónicos, no son estructuras estáticas, ya
que tienen la capacidad de abrirse y de cerarse. Comúnmente se hallan
“biertos, y se cierran cuando aumenta la concentración de Cai en el cito-
‘ol La figure 6-12 muestra que el ciene obedess a un cambio de inclina
ción de las conexinas

Las conexinas contienen cuatro dominios transmembranosos y sus exe
mos amino y earborlo se hallan ocienados haci cl citosol El dominio con-

iguo al extremo caboxilo tinc una función importante debido a que su fos

forlación modifica la posición de la conexinay lleva al cierre del conexón.

Dado que en una unión comunicane la clausura de un conexón se produ
ce independientemente del otto, el cierre del cama puedo ser consecuencia de
la clausura de uno delos conexones solamente,

El ciere delas uniones comunicantes adquiere gran importancia en las
A mucstes celulares, o sólo en las programadas sin también en las accident.
les (cap. 22-4). Así en las clulas moribundas se produce un aumento en la
concentración del Ca citosólco, que provoca el ere de Jos conexones pa-
ra que no pasen alas célula vecinas elementos que pueden dafarlas
‘través de las uniones comunicames circulan: 1) nutrientes; 2) desechos
metabólicos 3) sustancias que actéan como señales, por ejemplo, los morf
を mos durante la diferenciación celular (cap. 21-12) ls moléculas que sin-
Sronizan el movimiento delos cios en los epitelios (cap. 5-12), 4) potencia:
les cióctricos de acción, como los que se transmiten por los dios interc
res del músculo cardíaco para sincronizar las contracciones de sus céulas
(cap. 5-34), entre la células musculares lisas de algunos órganos tubulares
(uestino,cpidídimo) a fin de que sincronicen sus contracciones persas.

Fig 63, Visa super ura
rép, co colación meat,
esmero nenas ela men.
‘ars pará del ol epi
5425.00. La lcd 9b.
ra que cda ena ee a rm.
‘un lo hexagonal jos ad
Coispondon alas si conne
(Conca de Ge 2m)

133. 124 = moLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

LAS CONEXIONES ENTRE LAS CELULAS VEGETALES

6-15. Los plasmodesmos son puentes de comunicación
entre células vegetales.

Una característica de le mayoría de las elas vegetales es la presencia de
puentes entre sus citoplasmas, lo que las hace continua. Estos puentes — de.
nominados plasmodesmos — atraviesan la pared celular pectocelulósca des
it en el capítulo 3-30 (fig. 1-7)

La presencia de plasmodesmos permite La libre circulación de líquidos y
solutos, tan importantes para mantener a tonicidad dela céula vegetal. Es

, posible que dejen pasar también algunas macromoléculas. Como vemos, las
paredes pectocelulóicas no constituyen tabiques intrcelulare completos, de
modo que las células componen un vasto sincicio sostenido por el esqueleto
que forman sus propias paredes

El desurollo delos plasmodesmos est relacionado con la formación de
la placa celula (caps. 3-20 y 18-21). Esta es atravesada por componentes del
retículo endoplasmático, los cuales son finalmente responsables de la fra
ción y de a localización delos plesmodesmos (cap. 7-44).

Se ha sugerido que los plasmodesmos desempeñan un papel en a difeen-
ciación celular, Así, en las células vegetales que se alugan, cl número de
plasmodesmos se reduce a lo largo de sus ejes mayores y aumenta en lost.

biques transversales

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134. Sistema de

endomembranas 7
Digestión y secreción |

7-1. Los componentes del sistema de endomembranas
se comunican mediante vesiculas

En el capitulo 4-1 describimos los compartimientos en que se divido la Gé
Jul, de los cuales el sistema de endomembranas es uno de los más volumino-
os. Se distribuye porto el citoplasma y está compuesto por varios subeom-
parimiemtos —cistemas, sacos, tdbulos — comunicados entr st (ig. 7-1). En
algunos lugares la comunicación es direct y en otros es mediada por vesfeu-
Jas transportadoras. Estas nacen de un compartimiento y s transfieren a otro
en virtud de procesos que comprenden pérdida y ganancia de membranas.

Las vesfeulas transportadoras operan del siguiente modo (ig. 7-2): 1) bro-
an dela membrana de un compartimieno, llamado donante; 2) viajan por el
citosol en busca de 000 compartimiento, 00000 receptor, con cuya meme
rana se fusiona. Por consecuencia, una parte de le membrana y una parte
‘el contenido dl companimiento donante se transfieren, respectivamente, a
Is membrena yal interior del compartimiento receptor.

La figura 7-1 permite ver que cl compartimiento donante recupera la
membrana perdida merced vesículas reciladoras.

17-2. El sistema de endomembranas está integrado
por varios organoids

El sistema de endomembranas est integrado por los siguientes organ.
des (fig. 7-1) 1) el retículo endoplasmático, que comprende dos sectors,

Fig. 74. Orgaoidsquecomporen |
3 name de enden Se

las spend lechas easy
seo ne

135. 126 = MOLOGIA CELULAR Y Mouse AR

denominados liso y rugoso (debe agregarse además la envoltura nuclear, que
¡será analizada en el capitulo 12-2); 2) el complejo de Golgi; 3) los endoso-
mas, y 4) los lisosomas,

Las membranas de estos organoides y las delas vesículas transporudo-
ras están constituidas por una bicapa lipdica similr a la de la membrana.
plasmática. Como es obvio, una de la cars de estas membranas e relacio.
a con el ctoso yla ot con la cavidad de los organoides. Se denominan,
respectivamente, cra ctosólica y cara luminal

Las membranas poseen glicolípidos y glicopreteinas intrínsecas y pert
ricas que representan más del 80% de s peso fig, 3-1). Los hdr de car

“ hone se orientan siempre hacia la cavidad de los ongunoides.

El tamaño del sistema de endomembranas varía en ls distintas class de
céluss. Es muy pequeño en los ovocitos, en las células poco diferenciadas y
en las que producen proteínas par el ctosol exclusivamente, como los Tei
culocitos.

RETICULO ENDOPLASMATICO,
7-3. Generalidades.

retículo endoplasmático (RE) fue descubierto cuando se introdujo la
misroscopin electronica en el estudio dela eluls. Las primeras microfoo-
raies mostraron un componente reticular que no llegaba a la membrana.
plasmática 一 de ahí los Emino “retículo” y “endoplasmstico”—, hasta que
se conoció su verdadera forms tridimensional. Finalmente, con el uso de la
radiouutografiay de técnicas de análisis citoquímico se identificaron asi 0-
dos sus componentes,

El reel endoplasmítico se distribuye por todo el citoplasma, desde el
‘cleo hasta la membrana plastica, Está compuesto por una red tridimenr
sional de tóbulos y sucos uplanados totalmente interconectados (fig. 7-3). A
pesar de su extensión y desu intrincada morfología, constituye un organoide
inciviso, ya que posee una membrana continua y una sola cavidad. cites.
‘queleto se encarga dc mantener asus componentes en posiciones más o me
nos fijas den del citoplasma (cap. 5-9)

Este organoide se divide en dos sectores, que se diferencian por la asen |
ia 0 la presencia de ribosomas sobre su cara citosólia, Se denominan, re.
poctivament, retículo endoplasmático liso (REL) y retículo endoplasmé-
1100 rugoso (RER) (is. 1-6, 1-10,7-3,7-4 y 7-6), Entre ellos hay un sector
de transición, en part liso y en parte rugoso.

Fig, 72. 14000 ecuencies
qu tb rma de nov

aa <a menbra de un om.
pari Dein ya Gorga recia a
rana del companimieno receptor. donne Ipod a noeper

136. 7. SISTEMA pe HNDOMEAGHKANAS. = 127

7-4, El REL se halla libre de ribosomas

Como acaba de señalarse, el REL caro de ribosomas. Suele comprender
uns od de Ri interconectados, cuyo volumen y distribución espacial die
een en ls istinas clases de células Eta diversidad depende de sus varia»
os funciones. Por ejemplo, ja lula muscular estriada contiene un REL ab-
solamente singular ㅡ 의 06000 sareaplasmäien— adapdo para desen-
cadenar la contractilidad del ctoesqueleto sección 7-26).

7-5. El RER está asoctado con ribosomas.

FI RER está muy desarrollado en las células que realizan una activa sí
tesis proteica, En su composición predominan ls sacos aplanados, que cuan-
o son abundantes se encuentran separados por un angosto espacio citosóli-
co repleto de ribosomas (fg. 7-4)

Estos ribosomas se hullun adheridos ala cara ciosólia de 10 membrena
del RE (fig. 7-6). Por Io general componen complejos llamados polisomas o
Poliribasamas, consistentes en grupos de ribosomas enlazados por una mo-

「

CCU
(kt) y gon (REO e ao
cran

Fig 74. Micrograta nics
detrei entoplasmátic gos.
ee o boom uns

la membrana del opi (un
mes con u flea

RS
ZN (Conesa de. Pala
de) En el vocero ee

ks sauna man (MO) y mer

yore) de aso, 410.0%
(Gores de NT. Horno)

137. 128 = motoata CELULAR Y MOLECULAR

Fig. 75. Representa wiper
‘tal delo omomos que som

peel complejo de Gol.

ig 7, Miro ce
rics dein cla hepática de
‘anim puesto ta die
(an cn grass Seran
‘estas que waren に
open, à rete endo
lows mono 0090.
Feo 00900 100.
(REL, compl de 000
(©. van 00000 00 y
tn rooms 이. Son.
(arena de A Cade)

の E

Iécola de ARNm (igs. 7-3 y 163) (cap. 16-11), La afinidad del RER por los
ribosomas se debe aque en su membrana existe receptoros específicos (soe
ción 7-12), de los cuales carece el REL.

COMPLEJO DE GOLGI
7-6. Generalidades
En 1898, utilizando un método de coloración urgéntica, Camilo Golgi des
cubrió una estrucwra reticular en he células nerviosas, que posteriormente
Ilew6 su nombre. Medio siglo después con el advenimiento de la microseor
pia electrónica, el fraccionamiento celular yla técnicas de alii 01104:
mico, pudo revelarse su estructura y su composición molecular
ada el complejo de Golgi se halla entre el RE y la

138. 2. MSIIMA DAN DOMIMARASAS m 129

membrana plasmática, con los endosomas y ls lisosomas situados entre es-
13 y el complejo (ig. 1-6). Estas relaciones espacals son el reflejo de otras
¿e índole funcional ya que, por medio de vesículas transportadoras, as mo
¡éculas provenientes del RE alcanzan cl complejo de Golgi, lo recorren, se
¿desprenden de 617 arriban ala membrana plasmática o ios endosamas 6818
7.1). Estos flyjos comprenden tanto moléculas membranosas como molécu-
Jas luminales. Así, según la vía seguida, se tranfiren fragmentos de mem-
rana del RE a la membrana plasmática o ls membrana de os endosomas,
micras que las moléculas provenientes de la cavidad del retículo se vuelcan
enc medio extracelular —est se denomina sccreción— 0 ingresan en Ia ca-
vidad de los ehlosomas.

Coma se vert, en ambos casos el complejo de Golgi desempeña un papel
fundamental, dado que las moléculas qu fo recorren experimentan modifies
ciones neccsaias para us actividades biológicas, Por tr lado, algunas mo-
éclat son sittizadas directamente en el complejo de Golg, sin la interven-
ción del reticulo endoplasmático

7-7. El complejo de Golgi muestra una polarización que se
corresponde con su funcionamiento.

El complejo de Golgi st integrado por una opor varias unidados funcio.
rales llamadas dictiosomas (del gitgo dityon, red, y söma, cuerpo). En la
lula seeretoria polarizada cl ongancido posee un solo ditiosoma grande
‘que ocupa una posición intermedia ente el micleo y la superficie cellar,
{onde selber la secreción (fig. 1-6. Complejo de Golgi con ests carte”
rísicas se observan, por ejemplo, on células de la mucosa intestinal de I ti
rois y del páncreas exocino.

En cambio, otras células, como ls plasmáticas, los hepaocitos y las neu-
ronas, poseen varios dictiosomas pequeños distribuidos portado cl citoplas-
ma ig 1-10). Fn el hepatocito existen unos 30 dictiosomas que representen
12% del volumen ciuplasmático,

‘Aunque su localización y su número varían en ls distintas cases de cé-
las, los dictiosomas presentan características morfológicas constants.
Suelen adoptar una forma curvada, con la cara convexa mirundo al núclco
y la cóncava orienada hacia la membrana plasmática. La primera se deno-
‘nina cara de entrada o cis, y la segunda, cara de salida o trans (igs. 7-5,
75377.

Cada dietiosoma est imegrad por:

1) Una red els, formada por numerosos sacos y Lábulos
inverconectados.

2) Una cisterna dis conectada con In red cis.

3) Una 0 más cisternas medias independiente, lo eu
significa que no están conectadas entre sj con los rstan-
tes componentes del dictiosomn.

4) Una elsterna trans, conectada con la rd sans

5) Una red trans, similar ala red cis.

La cara de entrada del dictiosoma — representad por la
Ted cis yla cistema cis— sólo recibe vesiculas tramspora-
¿oras provenientes del RE (fig. 7-1.

lg. 7-7. Mirai deco
alee al ae ete de
은 00 35000 104:

139. 130 = moLOtA CELULAR Y MOLECULAR

Dado que 10 red cis yla cistema cis forman un solo compartimiento 1
moléculas incorporadas à la membrana y a la cavidad del organoide cireula |
dea red ala cisterna por simple continuidad. En cambio, para pasa de la ci.
tema cis alas cisternas medias y de éstas & I cistema trans, las moléculas so
valen de vesfoulas transportadoras

‘Como se aprecia en ls iguas 7-1 y 7.5, as vesículas nacen en el bordo
de la cistema cis y Juego de un coro tránsito porel ciosol se incorporan al
borde dela cisterna media contigua. Lo mismo ocurre ente las sucesivas ct.
ternas medias y etre la úlima de clas y la cisterna tras. El recordo se com.
pleta cuando las moléculas llegadas al cisterna trans pasan la red inns por

/ simple continuidad,

A continuación, lus moléculas que arriban ula red trans son transferidas

bien mediante vesículas transportadoras haci la membrana plasmá»
ee 0 hacia los endosomas (fig. 7-1).

"Enel primer caso, las moléculas contenidas en cl interior de la vesícula e
vuelcan fuera de la célula 一 es decir, son secretadas— y las membranosas se
integran ula membrana plasmática. El proceso de secreción lleva cl nombre
de exocitosis y se analizará en la sección 7-22.

En el segundo caso a vesícula vuelca su contenido —consistene en en.
mas hidoltieas— en fa luz de un endosoma. En la sección 7-31 se verá que
ilo conduce ala transformación del endosoma en lisosoms,

lin las siguientes secciones se describen la funciones del RE y del com:
plejo de Golgi, algunas de las cuales dependen de la acción complementaria
de ambos organoides

FUNCIONES DEL RETICULO ENDOPLASMATICO Y DEL COMPLEJO DE GOLGI

7-8. En el RE tienen lugar las reacciones centrales de la sintesis
de los triaciglicerole
Los triacilglicerols (triglicéridos) están compuestos por tres ácidos grax
sos unidos a una molécula de glierol (cap. 2-7)
Su síesis comienza en el ctosol, donde —mediane una tioquinasa— los
ido gruss se unen a molécules de coenzima A (COA) y se forman ail CoA
때 7-84),

ci gras + Con + ate TA ean ADP

continuación, sends acil Co transfieren su ácidos grasos al C1" yl C2!
del glicerol 3-ostato, lo cual produce を KAo fosaidieo (cap. 2-7) (es. 213 y
7-34). La reacción es eatalizada por una aciransferasa,

ict ou + 2Aci Con FETTE A, fofo + 2 COA

El ácido fstaidico se insert en la monocapa citosólica de la membrana
del RE, donde se completa la síntesis del tiacilglicerol (fig. 7-84). Para
ello, primero el ácido fosíaídico pierde el fosfato por acción dc uns osfa
tasa y se convierte en 1,2«iaclglcero! (ig. 2-13),

ーーー

Aci fost

disor +

140. 7. SISTEMA DH ENDOMENBRANAS m 131

A coninuación, mediante la diacigicero acilirnsferss, una nueva acl
CoA transfiere su ácido raso al C3 del 1 20iciilicorol (fg. 7-84), to cual
completa la síntesis del tiacilicro, que abandona la membrana del RE y
se instala en el citosol (cap. 4-3),

pci ces
PEÓN

En la células de la mucosa intestinal ls mayoría de Tos tiacilaliceroles se
sinttizan eludiendo las etapas iniciales, ya quelo hacen a partir de monos-
«ilgierols ydiacilgliceroles que son las formas como se absorben las gra
sas tras su digestion,

7-9. El RE es responsable de la biogenesis de las membranas celulares

La célula produce membranas nuevas de modo permanente. Lo hace con
«el inde cubrir demandas de índole fncional reemplazar a as desaparecidas
por envejcimiemo 0 para duplicaras ames de la miosis. En ocasiones, las
produce para posibilita el desarollo de partes del cuerpo celular (por jem-
pio, el axôn en las neuronas)

La biogénesi de las membranas celulares comprendo lasímsis de sus 11:
pidos, de sus proteínas yde sus hidratos de carbono, Estos res ipos de mo.
léculas no se sintetizan separadamento y Juego se integran para formar una
membrana nueva, sino que se incorporan a una membrana precristete, la
‘membrana del RE. Luego, a medida que ésta crece, algunas de sus puts se
desprenden como vesículas y se tranfiren a Jos demás organoides del sise
ma de cndomembranas oa la membrana plasmática,

Lin los capitulos 8-24 y 10-5 veremos que el RE también provec los fos
(lípidos delas membranas de lus mitocondrias y de os peroxisomas,

Lin Las próximas secciones estudiaremos los mecanismos de incorporación
delos pido y de ls proefna ula memhrana del RE los procesos de gli-
cvslación de ambas moléculas,

21005 + 00000 = Ar + 200 Cok + ee = eo

we mw IO

id 1

(

pea

MO 때 나 때 | Ñ
| u 삐 ML i

iy. 1-8. Sil de lion (ZAG). edo foco (A) genera nl il, En adidas
st Aen die (AG) y ld te e ceo cc compa cos e neat del RE, Apes
esti, os TAG abana Ja mea canter aco

141. 132 = DIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

7-10. Los lipidos de las membranas celulares se sintetizan
en la membrana del RE

Fosfatidicolina. Debe recordarse que los glicerofosfolipides están ine
grados por una molécula de glicerol, dos ácidos grasos, un fosfato y un se
unde alcohol (caps. 2-7 y 33) (igs. 2-14 y 2-20)

La fosfatidicolina se forma en a monocapa ciosólica del RE por la unión
de la iidtna difosfato-olina (CDP-colin) con cl 12-dicilliero! (la for
mación de ese último se describió en la sección 7-8). La reacción ex cara
zada por unafosforansfrasa específica (ig. 7-88).

Footer
12-ncgcer + CHP ir EHS in + CMP

Previamente, la CDP-colina se sintetiza en dos pasos. En el primero la
colinaes fosforilada con un fosfato tomado de la adenosina tifostato, y enel
segundo la foforilolina se combina con la ctidina tosco.

Fostatiiletanolamina. Las reacciones que llevan ala formación de la
fosfatiletanolamina son Similares a la dela fosfatidilcolina excepto por
que se emplea CDP-etanolamina en lugar de CDP-colin (Hg. 7-88),

mo
er All
fait 0

ui es QU (ae |

mwzwswsemewasseoyeswsss | | MN 0

1000
Wau

Sette aes | 0 ul
Fostatidlscrina, nformación del fosuiiscria, el écido fosulie |
co sección 7.9) no pere s foso y se combina — mediate una transe} à

sa específica — con lu CTP, lo cal genera CDP-1,2Jiaclglcorol (fig. 7-8C).

Acido foso + CTP ETE Cop 2 ice +2 q

EE osfolíido se forma al combinarse —mediant otra transerasa— | 8d
“aminoácido seria con cl CDP-1,2-dicillicrl

Trasteros
Sorin + COP: Gage PM gina + CMP

Fosfatidilinositol_ Las reacciones responsables dela síntesis del fosa
liinostol (PT) son similares a la de la fpsfaridilseri
emplea el poliulchol cíclico inositol en lugar de a ser

142. >. SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS m 133

Fstefosolíido se convierte en fosftidilinostol fosfato (PIP), en fofa-
sidiinositoldifosfato (PIP,) y en foxftiitinositolerifesfato (PIP,) por el
agregado sucesivo de fofaos (fig. 2-16). Las fosforilaciones son eaalizadas
por quinasas, con fosfatos tomados de moléculas de ATP.

mo a

pe arp net

are 28 pu gape

000 00 000 | 0 000 ㆍ
수 아이 ec] Dil Wu

MON _ 10
LS in

Fe, AC. Sins foie (3) y de elo

am am
a | IM 삐

Una ver formadas, a mars das osaiócolins pasa por “plo” (ca.
3:9) de la monocapa cioslca ala monocapa luminal de Ja membrana dei RE. La
wedocaci es impulsada por una cima denominada Mipasa, qu hace posible
+l paso de I caheza polar del Rsfolipide pr la región hidrofghica de ia bicapa.

‘Dado que esta ensima actón menos eficientemente sobre la Tosftidileia-
únolamina, la fosfatdilserina y el fosfaridilinositol a mayor de estos fosfo-

juedan retenidos en la monocapa citsólic (cap. 3-3)

A, el proceso de translocación tiene doble consecuencia: hace que se em
parje la cantidad de Fosfolíidos en umbas monacapas y que se disibuyan
csimátricament,

Esfingomielina. La esfingomiclina es un esfingofosflipido compuesto
por la ceramida unida a la fosforilcolina (fig. 2-18). En el capítulo 2-7 se |
vio que Ia ceramida se forma por cl agregado de un ácido graso a la esfin- |
osina que es un aminoalcohol que posee una cadena hidrocarbonada lar |
2a fig. 2-19)

La ceramida se forma en la monocapa citosólia dela membrana del RE
con el concurso de una trnsfrasa (fig. 7-8D).

tigen + Al Cod TE anida + Cod

La simesis de la esfingomiclina se complet en la monocapa luminal del
complejo de Golgi, de modo que In ceramida debe tanslocarse - merced a

143. 134m BIOLOGIA CHAN ag Y MOLECULAR.

Cape + MGA nr ==
= ARR 00

04 . Math 1 [sear
비비 で | wo Anl

Fig. 73D. Ste de sign (La prime acción or cm la mou inc de la membrana del RE La
‘seinen a monocapa Ina de la miran del tel de Gi |
2 Ja Mipssn —, abandonar la membrana del RE y transfrise ala membrana el |
complejo. Como se sahe, esta transferencia se realiza mediante vesículas
transportadoras.
En su nueva localización la cerumida se combina con la fosfoilolina
merced a ora ransferas, lo que la convierte en esfingomielin (ig. 7-80),

rh TS ago

Colesterol. La membrana del RE incorpora moléculas de colesterol ingre
sedas en la célula por endocitsis (sección 7-42) y también ls seiz Igual
que los fosfolípidos, el colesterol se transfer 7 as restantes membranas de
la cólula —especialmente a la membrana plasmíica— mediante vesíclas

transportadores.
7-11. Los lípidos de las membranas celulares se glicosidan
en el complejo de Golgi
La síntesis de los glicolípidos tiene lugar exclusivamente en el complejo

de Gol

Fn la formación de los galactocerebrávidos (Gg. 2-21) interviene una.
Aansferasa, que transfiere la galactos de laridia dfostuo-galactosa al ps
mer hidroxilo de la cramida

Ceramid + UD? cts

ceci + UDP à

La síntesis de los glucocerebrósidos (ig. 2-21) ex similar, salvo porel

hecho de que se ransiere la glucosa de la UDP-glucosa mediante 088 «
transferas, 8
wa (

Coramida + UP laos

God + UDP

Los ganglisidos (fig. 2-22) se forman cuando a la ceramida se unen —de en
uno por vez los monómeros de las cadenas oligosacrida. El primer mo- al
ómero que se agrega es la glucosa; luego 10 hacen 一 cn diferentes 0

es y ordenamientos según el tipo de gangliósido— la galectoa, la Naci
slucosamina, la Neaclilgslaciosamina, 01 cido síáico o N-acesiIneuramín a
co y la fücosa (cap. 2-7.

AL igual que la galactosa yla glucosa de los cercbrósidos, los mon
áridos que participan en la sintesis de los gangliósidos e presentan un

144. 7. SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS = 135

as.

dos s aucledtios (por ejemplo, UDP-glucoss, UDP-galactosa, UDP-N
acesiglucosamina, UDP-N-accüilgaluctosamina, CMP-icido silico y
GDP-alueoss).

7-12. Las proteinas destinadas al RE se insertan en la membrana
0 se liberan en la cavidad del organoide

Las proteínas, excepto unas pocas pertenecientes a las misocandrias, se
sinetizan en los ribosomas del citoso (ap. 169). Si bien tados los bos
‘mss citsólicos son iguales, algunos estén dispesos en el citoso y ouos se
alan adosados a la membrana del RER (fig. 16-8). A continuación veremos
porqué y cómo,

Los primeros pasos en la síntesis de una proteína destinada al RE se pro:
wcen en el ribosoma cuando éste aún se encuentra libre en el citsol. La
nión del ribosoma a la membrana del RE tiene lagar si la proteína que su
e del ribosoma posee un segmento peptiico con la información apropiada,
+ decir, un péptido señal específico para dicha membrana (cap. 4-4). En las
proteínas destinadas al RER, el péptido señal suele conssir en una secuen-
cia de alrededor de 30 aminoácidos —5 a 10 altamente hidrolóbicos— situa-
<a en el extremo amino o cerca de él (abla 4-1)

Las protínas quese liberan en la cavidad del RER poseen sólo esa señal,
Iocalizada en el extremo amino de la molécula. En cambio, las que se inser
‘an cn la membrana del organoide contienen, salvo excepciones, un péptido
señal cercano al extremo amino y otras señales, cuyo número depende de la
cantidad de veces que la proteína cruza la bicapa lipídica (fig. 3-10). Por
ejemplo, s la protein transmembranosa atraviesa la bicapa una sola vez
(monopaso), necesita una ola señal adiciona, Hamada señal de anclaje por
motivos que se verán más adelame. Cuendo se tata de una proteína mul
paso, ésta contiene tantas señales como veces cruza la bicapa, consistentes
n péptidos señal que se alternan con señales de anclaje, Las señales de an
Cluj contienen secuencias de aminoácidos de largo semejante al de los pép-

5 (tabla 4
Cualesquiera que sean el número y a localización de Is señales, apenas
의 primer péptido señal sale del ribosoma es reconocido por la partícula de
nto de la señal (o PRS) (ig. 7-9), que es un complejo rbonu-

leoprotcieo compuesto por seis proeínas diferentes y una molécula de
ARN denominada ARNpe (por pequeño citoslico; cn inglés seRNA, por

Fig 79 Unión el tosoma
com a membrana del RER
Orne al epa dela
PRS, poca soa
$a po de la pti tn
RE ram

Fig, 7:10. Composición d a
pial de reconciminto
ea sel (PRS). Los crue
dos coesponden a las sc
pr ue sopa al
ANN

145. 136 =

Ti Base qe dr
caos RER

Fig. 722, Lsquemas que
rare cmo e copas
Gi RE. 베베 uno
ela pri paré quede
In ar el cani
Go re ol

À

よ よ よー

small cytosolic) (Fig. 7-10). Las características y cl procesamiento de este
ARN se analiza en los cpítulos 132, 14-18 y 15-12.

En la figura 7-9 puede observase cómo, ligada sl péptido señal, I PRS se
lige hucia el RER y se une a su membrana mediante un receptor espect
co. Esta unión insumo encrgí, la cul cs cedida por un GTP hidrolizado por
una GTPasa presente en el receptor.

La misma figura permite ver cómo la PRS arrstn al ribosoma hacia el
RER (en In sección 7-5 se dijo que la membrana de este organoide pose re
esptores para los ribosomas) y cumple otra importante unción: detieae la
satesis de la proteína para que ésta no salga del ibosoma, ya que fuera de
se plegaría y no podría ingresar en cl RER

Muestra además que cuundo cl ribosoma se une a su receptor, la PRS se
separa del suyo, Dado que la PRS se separa también del pégtido señal, se rea
‘nuda 10 símess de Ia prutena, cuyo extremo sale de ribosoma e ingresa en
un tnelproteco que cruza la membrana del RER (fig 7-9). En el capitulo
3-9 se dijo que 106 tóneles de esta clase —utlizados por les proteins para
aravesar las membranus de los orgenoides— se denominan translocones. El
translocón del RER se diferenci de os translocones de Tos otros organoides
porque se asocia al receptor del ribosoma, con e que forma un complejo unie
ficado (ig. 7-9),

Volvienco a la PRS, cuando se separa de su receptor y del péptido seña)
puede ser usada nuevamente. Algo similar ocute con el nibosom al cabo de
Ja sintesis de la prorína (fig. 79).

m we
EE “Y

We

146. 7, SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS = 137

7-13, Las proteinas destinadas al RE contienen una o más señales
según tengan que liberarse en la cavidad del organoide
6 imsertarse en su membrana

Como se dijo en 10 sección anterior la proteínas destinadas a la cavidad.
del RER poseen un solo péptido señal, localizado en el extreme amino. Por
lo tanto, el tramo de la molécula que primero ingresa en el translocón incluyo
al péptid señal inevitablemente, según se ve en a figura 7-1

Debido a que el péptido señal permanece enc anslocón, cuando los tramos.
prices que le siguen ingresan en la cavidad, se dblan como una horquilla.
Luego, en Vit de que el péptido señal es escindido por una proteasa conoci
como peptidasa señal, el péptido s erde y se genera cn La proteína un nue
vo extremo amino, que pasa a la cavidad (6g. 7-11). Finalmente, ét recibe à
Jos restantes ramos de la proteína, cuy ses continta en el ribosoma porel
incesante agregado de aminodeidos en su extremo cafboxilo (cap. 16-13).

Al érmino de la ines, la proteína se libera cn la cavidad del RER (figs.
7: y 7-11). Según de qué proteína se trate, permanecerá en el RE 0 se diri.
gir, mediante vesfeulas transportadoras, al complejo de Golgi, donde residi
rá cn forma permaneme 0 se transferirá, también por medio de vesículas
teansportadoras,a un endosoma o 4 la membrana plasmática, en el imo ca
so para su secreción.

En la secciôn anterior también se dijo que, salvo excepciones, las proteinas
winadasa la membrana del RER poseen un péptido señal en el extremo ami
oy ura o más señals adicionales, Tales proci ie insertan en la membrana
del RER por alguno delos siguientes mecanismos (figs 7-12. 7-13 y 7-1).

Si proteína poso una sol señal aicional, ésta se ancla e la bicapa ip
ca —de ah el nombre de señal de anclaje ~ yc péptido señal x escidido por
lapepidaa seal. Como consecuencia, se forma una proteína transmembranosa
moropaso cru a bicap una sola ve), con el extremo amino dirigido hacia la
cavidad del RE y el extremo casboxilo e e lado ctoslion (fig. 7-124)

Algunas proteínas wansmembranosas onapaso cstin erientadas al revés,

+s deci, com cl extremo amino hacia el ado ctosóico, Esta clase de rote.
as posee el péptido señal solamente y no en cl extremo amino sino cerca de
La figura 7-128 muestra la conversión del péptido seal en señal de an-
le y ls pasos que debe seguir para insertarse en a bicapa liídica. El pép-

alts le is

Fig, 723, Mecano de in
vención e a eis pa
Senha menors del RER,

Fig. 7:14. Mecano de a
seria delas ptas mul
soe la membrana de RER.

147. 138 = moLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

tido señal n es escindido por ls peptidasa seal debido a suposición intern,
en la cadena proteica,
La formación de una proteína transmembranosa hipaso requiere de un
péptido señal situado en las cercanía del extremo amino y de un señal adi
cional (ig. 7-13). Dada su posición interna en la cadena proteica, el 0604.
do señal tampoco es afectado por la peptidasa señal, por lo que se compor.
ta como una señal de anclaje y queda retenido en Ja bicapa lipid,
Además del péptido señal la instalación de una proteína multipao necesita
de un mero variable de señale adicionales, tata (menos una) como sean ls
veces que la proteína debe aravecr la membrana. Al igual queen las proteínas
so, se trata de señas de aclajo, a mitad dels cuales — lternadamene—
actúan como lo hacen los péptidos señal que quedan retenidos en a bicapa lp
dca fg. 7-1).
"Todas las señales adicionales — tanto las de anclaje como las que oct
como péptidos señal— abordan la membrana porel mismo trnslocón. Más
“an, a medida que la nuevas señales ingresa en el translocón as preceden:
tes o abandonan por un costado y 56 ubican entre los fosfolípidos de labia:
pa lipídica (fig. 7-14). La salida lateral de as señales es posible porque a pa: 1
red del translocón es incomplet.
En el capítulo 3-4 se mencionó que los tramos de las proteínas que atras
viesan la bicapa lpídica poscen generalmente una estructura en hélice 0.
Ahora puede agregarse que en su momento actuaron como péptidos señal y i
como señales de anclaje.
De acuerdo com la naturaleza de La proteína, ésta permanecer en la mem-
rana del RR, o pasar a Ia membrana de otro organoide del sistema de endo-
membranas, la membrana plasmétia. Según La figura 7-2, cualquiera que
sea su destino, la pote tendrá a misma orientación que poseía cuando se
hallaba en la membrana del RE. Algunas proteínas pueden quedar retenidas
en la membrana plusmática sr sccretdas. Por ejemplo la inmunogloblina
producida por el lifocto B primero act como un reeeptor membranoso y
luego se secreta (es decir, e convierte en un anicuerpo) En ambos pasos la
molécula x práticament ¡dónia, salvo por cl hecho de que en e primero
posee un segmento adicional que la manticne uncluda cn la membrana. Este
Segmento corresponde a una señal de anclaje cercana al extremo carborilo de ti
la pricing, ineistete en la inmunoglobulina que se secreta (cap. 15-7).

7-14. Polipéptidos fabricados por ribosomas libres en el citosol
se incorporan al RE d
Como excepein a la reglaexstenpolipépidos —generalmente de amas | se
o muy pequelio— que ingresan en el RE a pesar de ser fabricedos por ribo
amas libres en el cios, Se incorporan al RE a raves de tineles const} de
dos por proteínas transportadoras de la familia ABC (cap. 3-26), presentes | y
normalmente en la membrana de eve organoide a

7-15, Chaperonas hsp70 aseguran el plegamiento normal de las el
proteinas en la cavidad del RE te

Lin el capítulo 4-5 e analizaron ls funciones delas chaperonas hyp70 ce
tosólicas, La cavidad del RER posee chaperonas Hsp70 similares, pues evi

148. 7. SISTEMA DR ENDOMENMIRANAS = 139

cl plegamicmto prematuro incorrect de las proteínas ingrosadas cn cl orga
oi. Por añadidura, reconocen en elas tramos incorectamente plegados y
los asisten para quese plieguen bin,

Si as chaperonas no logran su cometido, as proefnas mal plegudas pasan
de RER al ciosol después de atravesar el translocón que usaron para ingre-
sur an el organoide,Fste fenómeno recibe el nombre de retrotranslocación.
Enel citsol las proteínas se conjugan con ubiquiinas y son degradadas por
proteasomas (ca. 46),

7-16. La sintesis y el procesamiento de los oligosacóridos ligados a
proteinas mediante enlaces N comienzan en el RER y terminan.
en el complejo de 0001

La mayoría de Is proteins que ingrestn cn sistema de homemht as omo do 1

vas incorporan oligosucáridos a sus moléculas, de modo que se convienen 。 71S Conlon te.

icoproteínas, uo gan a poes de a
Como se vio en el capital 2.6, los oligosacridos seen ls proteínas. nr RER meine
1 enlaces N-glicoídicos y O-glicoídios (igs. 2-7 y 28). ne pascal
La sitess de los oligosacridos que se unen por enlaces N-plicosfdiens ct Olot orto.
evinienza en el RER y concluye en el complejo de Golgi. En

dos, Is moléculs donantes sn mucleidos: UDP (para la gl. a
y

cx. la. asian y asilo mono one
trina) GDP (pn ny ty CUP que.
Sonic) (wea 710

Además interviene el dolicol fosfato (cap. 2-7). un lipido AS pt
‘especial de la membrana del RER que la atraviesa unas tres ve- |
<= Gigs 224 715) 2l pame none a nen alge
‘cid es laguna ys anal fs et dal
9 Acominucin.de no or ves, se en toe mo.
lalo tar we mr clas y eo
co mans. Como muela 75, a ni dedo.
Teo el per Naci li ur
mio deso Josi cdo pr a UDP qu om a e. +
‘aufero qi fan pons polos

Nien ano, as dos dls fee sp, ss FE
ams en ei y ts ls oo
Red

Acomimación el mero del RER, tas desrenese
de race dolls, as varas Je Sito moss
{Studies ai ces nl ji Juas
Lo edo! o, que po I tamos comite us
uligosacárido de 14 unidades, compuesto por dos N-acetil-
glucosaminas, nueve manosas y tres glucosas (fig. 7-15). Es- kann
Kms desprende del dil ati mean
tuna cisco, ein a um de az Aaa
1 de na pcia del mern del RAR (8.7.10)

Juno

149. 140 m MOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

Fig 7-16, Esquema que Ho
a no gos pre
sr ( ete eta se
rene de dico ys as
RER Am. asprin

Por su part, ls res doicoes libres pueden ser utilizados otra vez por el
RER para la síntesis de nuevos oligosucridos.

La cadena oligosacária ligada ula proteína se procesa, es decir, experi
menta una sere de cambios. Estos comienzan con la remoción de las tes gu:
cosas yde una u cuatro delas nueve manosas. La glucosa distal es removida
por la lucosidasa Les otras dos por la -plcosidasa I, y las manoses por
la comanosidas.

La cadena remanente continúa proceséndose en cl complejo de Gola
cuya membrana llega la glicoproteína mediante una vesfcula transportadora,
Fin el complejo de Golg la cadena oligosaárida experimenta nuevos agrega.
dos y remosiones de monosaeérides, distintos según el tipo de glicoproteíoa
que se require forma. No obstante, en todos los casos la cadena consera
dos Nacetlglucosaminas y las tres manosas proximales del oligosaccid
original, y generalmente agrega ácidos siilicos en los extremos de la molecu-
la ramificada (fig. 7-17) (cap. 2

En el complejo de Golgi las enzimas responsables del procesamiento de
los oligosacáidos obran secuencialment, para lo cual ve hala distribuidas
entre a región de entrada y la región de salida del oreenoide siguiendo el or
denen que 01000 (ig. 7-18).

No se conocen los mecanismos regulatorios que llevan a as licoproel
as a experimentar una clase de procesamiento y no 010.

7-17. La sintesis delos oligosacáridos ligados a proteinas.
por enlaces 0 tiene lugar en el complejo de Golgi

Enel capítulo 2-6 se vio que los oligosacridos que se allan unidos a pro-

{efnas por enlaces O-gliosídios se ligan a una serina 0 à una treonina. Su

síntesis se cumple en la cavidad del complejo de Golgi por el agregudo — mes

diane glicoslranferaas específicas de sucesivos monosacéridos.Primi-

ig 717. Um ve formado, oi a 여려 그. 4
acido pecar (de eae be.
om) se pens sean sim

ne RER Y on In suenos um.
pario dl compen dei. @ Novena à.
Fan fg ttn em ejemplos de O Mara

Gé formadas cao de © 00000.
Spam Aer aupa. O A cco

150. 7. SISTEMA DE ENDOMEMARANAS = 141

vos: liga una N-acelilgalactosamina u una proteína dela membrana del orga-
ise y luego — de a uno por vez— se agregan los otros monosacáridos. Por
Jo geral, la cadena olgosacirida incorpora ácidos sélics cn su pri

À 7.10. La sintesis delos glicosaminoglicanos y de los proteoglicanos
tiene lugar en el retículo endoplasmático

Lu protoglcanos son licoprorías formada pr la unión de pois
con gikesaminoplicunos (GAG). Como ya se señaló en el capítulo 2:, los

À] Ga son polisacrins complejos consuls por una sucesión de unidades ie
sociids dig. 210) Se ligan al proteína por intemedio de un teascírido
ompuest pr ma los, ds galos y un ácdoglcurnic (fi, 21).

La síntesis de os proicoglicanos ten lugar en a cavidd del recul endo-
sco. AU mediante un nlce O lcosáio,l xls del 1eaacido se
lia un scrin de una proteína localizada en 12 membrana del ongnoid. A
covlnucia, en el extreme el traacrido comesponient al did Peur
ico e incorpora, mediate sendas glcosiasferaascpecíia, os cs
‘os monosacárido qu se alteran ene! GAG, de a uo por ve, Aprentenen-
delos grupos sulfito se agregan alos GAG a medi que és se alargan

Pueden asiane más de cen GAG a una sola protein, y en ocasiones
vacios de esos proioglianos 56 ligan a una molécula de ácido Malurénieo
que sel GAG de mayor tamaño, ocu origin agregados moleculares
de enormes proporciones (cap. 63) (fig 6-1.

Los proroglcanos pasan a membrana plasmática, donde forman parte
del pic ca. 3-5 (ig. 3-14). Desde all muchos son librados al me-
dio extaclular, paa lo cual sus moléculas deben esindire. ya que se tata
de gcoprtins integrals (ap. 3-4.

En ls tos conectivo los prtcoglianos ques bern pasan ala me
tz estrella (ap. 63), mientras queen algunos epi de revesimien-
to forman pate dl moco que protege y bia st superfieie Lamativamen-
16,5 veces retoman a Js olla y se rimegan al onde quedan
acosados como glcopotíns periféricas

7-19. Algunas proteínas son procesadas en el RE
y en el complejo de Golgi

nes de sor sccrtudas, algunas proteínas experimentan una serie de mo.

diicaciones, imprescindibles para su fuacionamiento normal. Por ejemplo, |

nla células B delos islotes el páncreas se sintetiza la preproinsulina, que |

5a prohormona precursora de la dnsuina (fg. 7-19) En el RE, al er remo-

cms |

ewan an sn |
6 oro de oes
7 rence de crema

ig. 7-18, jel de een y

y PA Telit Borna
ci nena
ee

04406 ‘Spe de Calg

151. 142 m OLGA CELULAR Y Moi CU AR

Fi: 7.9. Fora de ain
sui come product na del
Premio de arepa
Eine ont RE y eae com
leo de Gs ea celle
ts tes e pr

vido de su extremo amino un segmento de 26 aminoácidos — corespondien-
te al péptido señal—, a preproinslina se convert en proinsulina. Este con.
tene 81 aminodeidos, 1 de los cuales petenocen ala insulina activa y 30 à
un péptido de conexión llamado péptido C. Por medio de vesículas transpor.
tacoras, la proínsulina pasa del RE al complejo de Golgi, donde una enzima,
hidcoltic específica separa la insulina del péptido C. Luego, mediante otras
vesículas transportadora, ambas moléculas son conducidas hacia la membra-
na plasmática para su secreción

En el capítulo 16-24 se describirá cl procesamiento experimentado por
‘tra prohormona, I proopiomelanocortina (POMC).

7-20. En el sistema de endomembranas las proteinas son clasificadas
según su naturaleza química y su destino

En la sección 7-13 definimos las distinas vías seguidas por las proteínas
luego de su incorporación al RER. Estas moléculas, excepto las que se esta
blecen como residentes permanentes en el RE 0 enel complejo de Golgi al
‘eanzan el extremo de salida de este último, donde se clasifican para su ult
ror despacho, Segün su naturaleza, tendrán como destino incorporarse a un
endosoma o digits ala superficie celular (fig. 7

Los itinerarios seguidos por ls proteínas dependen de ciets señales e
sus moléculas y de receptores específicos en os lugares pur donde pasan,

La primera sel fue descubierta en ls enzimas hidroliticas destinadas a
los endosomas. Como se verá en la sección 7-30, lego de arribar a un sector
específico de la región de salida del complejo de Golgi, estas proteins se
ranstieen —mediante vesículas transportadoras — à endosomas cargados
con sustancias endocitdas en la superficie celular.

“¿Por qué las vesculas que transportan enzimas hidrolticas destinadas a
los endosomas se fusionan con ellos y nose dirigen la membrana plasm
tica? Téngase en cuenta que en el segundo caso podrían ser secetadas hacia

el medio extracelular y producir graves consecuen:
clas, La respuesta abarca varios procesos, pero la
causa responsable de la conducción de las enzimas
hacia el lugar adecuado es la presencia de grupos
manosa 6-osíato cn sus moléculas

Estos grupos son las señales que conducen u las
enzimas hasts la región de salida del complejo de
Golgi yla colocan en los sectores reservados para su
envío hacia los endosomas (fig. 7-20

La manos 6-fosfut se forma apenas la enzima
hiórolítica —provenicnte del RE— ari ala región
de entrada del complejo de Golgi (ig. 7-18). Es ge-
nérada por la acciôn de dos enzimas, la Nacetilgla
osamina fosfotransferas yla Nacetlglucosamina

TT Pinsove glicsidasa. La primera agrega una N acctilglucosa:

mina fosfato al CS" de una de las manosts delos ol

en =” gosacáridos de la enzima hidrlítica (como vemos,

ésta es una glicoproeina). La segunda remueve ul

7 €
ee Naaceilglucosumina pero no al fsfato, que queda

대개

152. 2. SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS = 143

a et
a rere wenn eo Je epa

rezenio en el CS e la manosa. Conviene agregar que durante el procesa-
mito delas enzimas en el complejo de Golgi las manosasfosforiladas nun-
x son removidos.

Una vez amibada la enzima hidrolíic al lugar corocto de la región de sn-
lida de complejo de Golgi se liga 一 través de la manosa G-ostato— a un
receptor específico presente en a membrana del organoido, que corresponde
2 ese lugar. Luego la enzima es despachada hacia el endosoma mediant el
mecanismo selectivo que se analizar en I socción 7-40,

La importancia del arribo de las enzimas hirolticas à Jo lugares corre
tos del complejo de Golgi se confirma por la existencia de una rar enferme-
¿es isosómica que se produce por la fall de dicha función, At, en la enfer
medad de células 1 (pr inclusión), a causa de trastornos genéticos os fibro-
bastos no poseen N-acerilglucosamina fosfotransferas de modo que no se
focman manosas 6-fosfat ea lus enzimas hidrolticas destinadas alos endo-
sonas. Por consecuencia, as vesículas que transportan ess enzimas se
gen hacia la membrana plasmática y se Secretan en el medio extracelular La
fala de enzimas en os endosomas impide la digestión de Is sustancias en-
¿ociudas, as cuales pasan al ctool y pueden acumularse como inclusiones
(ap. 43).

Fi hallazgo de la manosa 6-fsfuto y de su receptor 11056 al descubri
iento de oras señale involucradas cn 18 distribución y a canalización de
las proteinas a través del sistema de endomenbranas. Se las menciona en Ia
tabla 7-1

7-21. Vesiculas transportadoras surgidas del complejo de Golgi
se unen a endosomas
Fla sección anterior se señaló que la cara de salida del complejo de Gol-
Fi eme vesículas tramsportadoras destinadas a los endosomas y ala membra-
ns plasmática (ig. 7-1)
Las vesículas quese unen alos endosomas integran, dentro del sistema de

A nares cu
E vero

Fig. 7.20, Se obser lta
Tao le pecas pare.
mies ei RE ars del
reses ogni dd sr
tema de nes, su
Goi! ys aes eden.
Jomo spe 01000
eatin 의 enderama se
tracer tna mano foto
(GHP), que ee seul que
da ot tinct apo.
Pink que dee seu est pro.
Fo Se 0000 mien
imágenes de ondo y de
dos modalidades, secreción
consta y a secreción

153. 144 = DIOLOCIA CELULAR Y MOLECULAR

ip. 721. Representación e
pim de cocos y
de recio de remos

Tabla 7-1. Algunas señales involucradas en el transporte de proteinas por
sistema de endomembranas

Seat Transen

Koo ‘De RE a complejo de Gol emo RE
at el compo nga a membrana pme esr)
Manos Goto Del complj de Gna a rdosomas (imss hides)
Mirae Le

vou De a means plasma as eds (its)
PSY

lt Fd ini iL ein. pg: pl. in

endomembrans, un subsistema importantísimo para cl funcionamiento dela
célula, dedicado 1a digestión de las sustancias que ingresan por endocitosis
Lo analizaremos a parir dela sccción 7-28,

7-22. Las vesículas transportadoras destinadas a la superficie celular
descargan su contenido fuera de la célula mediante
lun proceso llamado exocitosis,

‘Uns buena pate delas vesículas transportadoras nacidas en la ara de se
lida del complejo de Golgi tiene como destino la membrana plasmática.

De acuento con lo estudiado enla sección 7-1, e deduce que las membra-
as de estas vesículas se tran iren ala membrana plasmática y que las mo-
1éculas solubles contenidas en sus cavidades salen al exterior (sc las llama
“moléculas de exportación”)

La vesfeala transportadora expulsa s contenido fuera de la célula por u
proceso denominado exocitsis, que consiste e a fusión de la membrana de
la vesícla con la membrana plasmática (ig. 7.2) yla descaga del conten
do vesicular en el exterior (ig. 7-20)

Jin ocasiones, a cantidad de membrana trans cria a la membrana plaumd-
tica alcanza grandes proporcione, Ello se compensa mediante la formación
simultánea de vesfeulas transportadores que operan en senido contrario, es
decir, que nacen de la membrana plasmática y se unseren al complejo de
Golgi Estas vesiculas de reciclaje se generan por endocitoss, un proceso del
que nos ocuparemos cn la sección 7-29 y que es inverso a la exocitsis. Ca
mo veremos, I endocioss se vale de endosomes, que funcionan como ver
‘daderas estaciones de rlevo entre Ia membrana plasmática y el complejo de
Golgi (Figs. 7-1 y 7-20),

Un reciclaje similar ocure en los terminales de los axones de las neuro-
nas, donde vesículas generadas por endocitsis se incorporan a endosomas
«on el fin de recicla la membrana cedida ala membrana plasmática del er

minal axónico durante la exocitosis de las vesículas sináticas (ig. 7-21)
Debe señalarse que en este caso los endosomas no actúan como intermedias
os entre la membrana plasmática y el complejo de Golgi ya que Qtese
la en cl cuerpo de la neurona, muy lejos del crminalaxónico. Además de

154. 7. SISTEMA DE ENDOMIMBRANAS = 145

bi a as vesfulasrecicladors, ls endosomas de es terminaciones nervio
{Sa generan las vesículas sináptics que e cargan de neuotransmisores,cu-
ya crocitosis completa el celo,

7-23. La célula produce dos clases de secreciones, una constitutiva
y ota regulada

El proceso que provoca la descarga del contenido de la vesículas trans
posadoras en el medio extracelular se denomina secreción. Esa puede ser
consttutiva regulada (fig, 7-20),

En la secreción constitutiva las moléculas se secretan en forma automd-
sica, conformé cl complejo de Golgi emite las vesículas que las transportan.

En cambio, en la secreción regulada las moléculas son retenidas en el ci
toplasma — dentro de sus respectives vesículas transportadoras — hasta la le-
‘gaa de una sustancia inductora u ora señal que ordene su liberación, Esta
secreción de moléculas “por encargo” supone que la célula las descarga só
bitemente, en el momento en que son demandadas, Las vesículas transporta-
ras que intervienen en las secreciones reguladas se denominan vesículas
seeretoras gránulos de secreción

7-24. Algunos polipéptidos se secretan por un mecanismo.
distinto del anterior
Como excepein ala rela, existen polipépticos pequeños fabricados en ribo
mas libres que son seretads por un mecanismo ajeno 18 excites, Cruza
lo membrana plasmática a avs de tele formados por proteínas bansporador
sde la familia ABC (Cap. 3-26), presentes normalmente en eta membrana, En
la sección 7-14 analizamos un pasaje similar a través de la membrana dl RE.

7-25. La membrana de los autofagosomas es provista por el REL
Como se verá cm I sección 7-35, ls organoides envejecidos se eiminan
de la eélula mediante unos ongunoides especials amados autofagosomas.
que generan el fenómeno biológico llamado auofagi.
La figura 7-31 muestra que durante su desarrollos autofagosomas se em
voeiven con una membrana que les aporta el REL.

7-26. EI REL es el principal depósito de Ca? dela

La concentración de Ca en el citosol es muy inferior a la existente en a
cavidad del tealo endoplasmático y enel Líquido extracelular Las diferen
as se deben ala actividad de sendas bombas de Ca” localiza enla mem
rana del REL y en la membrana plasmática (cap. 323). Ambas remueven el
(Co del cios, que pasa al REL o al líquido extracelular EI tasiado del ion
en semi inverso es pasivo, pues se produce s través de canales iónicos. En
las células en general os canales de Case abren mediante un ligando, el IP,
(cp 11-18). Ea cambio, en las células musculares ets Los canales de Ca
del retículo sarcoplasmic (una forma especializada de REL) son dependien-
{es de voltaje, ya que se abren cuando se modifica el potencial de membrana,
En el capitulo 5-33 señalamos que el aumento del Caen el citosol de la

‘lola muscular lleva ala unión del ion con la ropomina C, o cual desene
ena la contracción.

155. 146 = DIOLOCIA CELULAR Y MOLECULAR

Fig. 722. Esquema ques
tel proceso de edo
Ie convert del endows

7-27. En algunas células el REL cumple funciones especiales

Además de ls actividades mencionadas hasta aquí — comunes todas as
células —. en algunos tipos celulares el REL cumple funciones adicionales,
como las siguientes

Síntesis de esteroides. En células pertenecientes alas gónadas y a las
glándulas suprarrenales, el REL contiene varas enzimas que intervienen en
la síntesis de esteroides. Este tema es ampliado en el capíulo 8-22.

‘Sintesis de lipoproteínas, En a sangre los lípidos circulan unidos a pro.
teínas, es decir, son parte de lipoproteinas. Ambas moléculas se ligan en el
REL de los hepatactos, donde se hallan las enzimas que caalizun esa

Desfosforilaciön de la glucosa 6-fostato. La membrana del REL de los
epatocitos pose la enzima glucosa G-osíatsa, que extra cf fosfato dela
glucosa 6-fosfato yla conviene en glucosa. A diferencia de la glucosa 6 oe
faro, a glucosa puede abandonar la célula y Paser a la cisculación sanguínea
para llegar a Tos teios, donde se ls utiliza como fuente de encrgía. Debe sc
Fialarse que la gluensa 6 fosfato se forma a pair dela glucosa 1-fsfato ode
la glucosa, y que la primera surge de la degradación del glucógeno deposita:
do en cl citosol en forma de inclusiones (caps. 4-3 y 11-15).

Destoxificación. En los hepatocitos el REL contiene grupos de enzimas
que intervienen en la neutralización de vuiwssustuncias tóxicas para la cdl
lu, algunas derivadas de su metabolismo normal y tres incorporadas desde
+ exterior. Asf la administración de barbitiricos yde oros tóxicos produce
vn aumento delas enzimas de una familia de citocromos presentes en el REL
—los citocromos PAS0—. ls cuales, junto con otras enzimas, convienen,
las sustancia tóxicas en moléculas hidrosolubles que salen de la célula con
“facilidad

END0SOMAS
7-28. El endosoma posee una bomba de Hen su membrana

Los endosomas (del griego éndon, dentro, y sdma, cuerpo) son organo
des localizados funcionalmente entre el complejo de Golgi y la membrana
plasmática (fig, 7-1). Sus formas y dimensiones son variadas, aunque por
general constituyen veseula o eisternas relativamente pequeñas.

Baur

156. >. SISTEMA DE ENDOMEMORANAS = 147

La membrane del endosoma posee una bomba proténice (cap. 3-24) que
cuando se activa transporta H- de citool acia el interior del organoide, cu
Jo pi desciendo a 6,0 (Fig. 7-22) En el capitulo 4-1 se vio que el pH ctosó-
fico es de 72.

Antes de analizar las funcione de los endosomas conviene describir el
proceso de endocitosis

7-29. Existen dos formas de endocitosis llamadas pinocitosis
y Fagocitoss

Es el capitulo 3-10 estudiamos la permeabilidad de las membranas celu
lares y vimo'que los solos atraviesan la membrana plasmática por wars
port pasivo o activo e ingresan en la célula, Las macromoléculas y las par
calas entran mediante un mecanismo completamente distinto, denominado
endocitoss (fg. 7-22), De acuerdo con el tamaño y las propiedades físicas
del material que seva a incorporar, ese mecanismo es llamado pinochosis ©
fagoctosis (ig. 7-23).

La plnocitois (del griego pine, beer) comprende el ingreso de líquidos
junto con las macromoléculas y los solutos disultos en ellos. Esto se logra
poraue porciones cireunseritas del líquido que e hala en contato con la su-
pericie externa de la célula son atrapadas mediante invaginaciones de la
‘mensbrana plasmático, lo cual da lugar a fosta y inlmente a vesículas que
se liberan en el coco.

El proceso de pinocitsis puede demostrarse experimentalmente me-

1 el uso de una solución de proeinus marcudes con coloruntes fluores-
es “bebida” por

&
cents; a veces es tn pido que pareciera que lasolaci
10612

Según la calidad dela sustancia que habré de incoporas al lu, 所
pinoctsis puede er inespeífca 0 regulada (fig 7-23), En la pinoitsis Ti. 723, Tagan que du
Jnespe(fea ls sans ingresan automáticament, o cul ocur dos mE e open me
Jos pos celulaes. En cambio, cn I inciso regulada ls sustancias ee ia mas een

me 一 ー Ne
sw ーー e e

—de--

157. 148 m BIOLOGIA CILALAR Y MOLECULAR

ractdan con receptors específicos localizados en la membrana plasmática y
ello desencadena la formación dela vesículas pinociósicas. Debido a la e.
lectividad de ete mecanismo, una sustancia puede ingresa en algunas co.
las pero no en otrs, de acuerdo con los receptores presente en sus membra.
nas plasmáticas

La fagocitoss (dl griego phageín, comer) iene lugar en unos pocos ti
pos celulares, particularmente en los macrófagos y en los leucocitos neu.
fils. Segun as circunstancias, constituye un medio de defensa o de impic
za, capaz de climinar parásitos pequeños, bacterias, células perjudiciales a.
adas o muertas, restos de células y todo tipo de partículas extrañas al orga.
nismo. Como veenos, a fagocitosis permit la incorporación de particule»
lativamente grandes y estructuradas.

‘Una vez que el material se fa sobre la superficie externa dela célula, la
‘membrana plasmática emite prolongaciones envolventes quelo rndean hast
ado englobado cn el interior del citoplasma, lo cual forma una vesícula
mucho más grande que la pinocitósica, lamoda fagosoma (ig. 7-23).

Para poder ser fagocitado, el material debe contener o adquii cients se i
ales que son reconocidas por receptores localizado en la membrana ple

mática de las célula fagocitaias Por ejemplo, algunas bacterias son "mar.
cadas” por amicuerpos llamados opsonines (de grcgo dpson, manjar). pro 「
vistos por el sistema inmunitario. F

hi

7-30. Los endosomas son organoides complejos

El endosoma ejerce sus funciones de una manera singular. Tanto recibe el
material ingresado por endociosis — aldo por vesculas pinoctósicas por
fagosomas— como incorpora enzimas hidrolíticas traídas por vesículas pros
venientes del complejo de Golgi (figs. 7-20 y 7-22).

En cl primer cas, el endosoma recibe también porciones de membrana
plasmática y receptores (los úlimos, si Ja endocitosis es regulada). Ambos
son devueltos por vesículas reicladora, que al arbar ala membrana pass
mâtca se integran a ella mediante un proceso semejante ala cxocitois (fg.
7-22), Una vez en la membrana plasmática, os receptores se pueden VOIE
air.

Respecto de ls enzimas hidrolticas, debe recordarse que se hallaban un
das ala membrana del complejo de Golgi por medio de receptor de la mie
os 6 fosfato. Como muesra la figura 7-20, esa unión se mantiene en jas ve-
sfulas que transportan as enzimas desce el complejo de Golgi hasta el en
soma, donde también persiste. No obstante, en el endosoma las enzimas
mantienen unidas ala membrana sólo transitoriamente, ya que se desprenden
el receptor de la manosa 6-fostato cuando el pH del organvido baja 60,2
activarse su bomba prtónica (sección 7-28) (fig. 7-22. Además, la mands
6-fosfato pierde el fsíato por acción de una fosfatasa,

Aquí también se reciclan las membranas, que junto con los receptores de
la manosa 6-fosfat regresan ala región de slid del complejo de Golgi (6
7-20). Este reciclaje hace posible la reutilización de los receptores.

En síntesis, el endosom es el lugar dela célula donde convergen tanto
materiales que van a ser digeridos — ingresados por endociosis— corno I
enzimas hidrolficas encargadas de hacerlo (figs. 7-20 y 7-22),

158. 2. SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS 8 149

7.31. Existe dos clases de endosomas, os primarios (o tempranos)
y los secundarios (o tardios)
bs pmeio adverit qe e análisis mofounlonal realizado hase aquí
sobre tv endosomas chide un pao, el ua ha sido premeditadament om
do ara acta su descripción. Es que os endosomas atraviesan dos tapas,
Se hie se los clasifique como primario (o tempranos) y secundario ©
io) i. 728),
Lov endasomas primarios se cian cerca ela membrana psc.
Adon de recibir el material endociad,devusven aa membrana pasa
1600 — através de as vesclasrcictdoras malizadıs l comienzo de eee
Cin metar as pociones de membrana y los ecepors tíos por las
Vesta pmochöias ig. 7-22 y 7248).
Debido aque los receptores se hallan unidos al material edociado, pra
godes ser devel la membrana plasmática deben separas de seno.
Filo cul em cuando el pl dels endosomas primarios empieza a es.
Gente, es det, cundo se pone en marcha la Damba onie de la mem.
tran del organoid (ca. 3-24 y sección 7.28) ig. 722).
‘Simukiaeament, lo endosomes primario ~tnsldados po ponts
om quese mon als mirlos 31 りー Sigena He 724 Da, mate
en donde séqueren el nombre de endoso. fin de im enone
‘nts secundarios cuando se ls unen vescls tasponacora con enimas me dai de
hrs protnientes de dicho complejo. Además, debido que la bomba ts

genome
O ous ct
Br

159. 150 = monacın CHL AR y MOLECULAR

hla cot de apilar
Es

ig. 726. Transco de a
Taken una cé pie

ヽ

proténica heredada de los endosomas primarios continúa fan
cionando, el pH de los endosomas secundarios desciende 6

2 (figs. 7-22 7-24A), lo cul activa alas enzimas y éstas comen
an a digerir el material endociado,

Ta digestión se completa cn los lisosomas, os cuales s fr
man a partir de los endosomas secundarios cuando Ja bomba
úproxónica hace caer el pH a 5.0 (sección 7-33)

Debe señalarse que cl dispositivo descripto hasta aq
corresponde a las vesículas pinocitóscas, ya que los fagoso-
mas 一 en los macrófagos y en los leucocitos neutrófilos
prescinden del endosoma primurio y se fusionan directament
on un endosoma secundario (fig. 7-24B). Cuando su pH de
ciente, el endosoma secundario se convierte en un lisosoma
relativamente voluminoso amado fagolisosoma, cuyas engi

mus hidrolfics digieren el material Fagoctado (fig. 7-249)

7-32. En la transcitosis los endosomas cumplen funciones distintas
de las descritas

Lin algunos epitelios se produce un proceso llamado transcitosis medi
te cl eal matriles ingresados por endocitsis por una cara de la célul auras
viesan el citoplasma y sen por exociosis por a ara opens. El eruce a
vés de citoplasma lo realizan dentro de la vesícula formada duranc I 0
citosis, aunque en algunos casos emplean un endosoma como estación de o
levo (igs.7-25 1723).

Lin el capitulo 6-11 se dijo que en 106 teidos epiteliales las uniones sl
sivas imponen diferencias cn ia composición de la membrana plasmática
las regiones apical y basolateral de ls cehulas Tale diferencias parecen se
necesarias para el proceso de ianscitosis，

El ejemplo más difundido de tanseilosis corresponde a las células
eliales dels capilares sanguíncs, ya que son atravesadas por las macromo
1écvlas que pasan de la sangre a los tejidos (fig. 7-25).

tos ejemplos de tansctosis se regsian cn las células secreiris 061
gländulas lagrimas yen las mucosas e algunos órganos de ls tacto 의
tivo, respiratorio y urinario (fig. 7-26). A través de ellas, ciertos anticue
一 Is inmunoglobulinas A (IgA) — pasan del tejido conectivo a la luz de
Grganos citados, donde ejercen sus funciones densi

Durant la lactancia se produce un fenómeno
je en las células secreoras dela glándula mamaria
“Aquí las inmunoglobulins À se transfieren hacia 18118
landular, os 0008.21 leche (fig. 7-27.

A diferencia de las estantes proteínas de a led
0 cuando esto anticuerpos ariban al intestino del e

nacido no son degradados inmediatamente para su ab

sorción. De este modo cl lactante —cuyo sistema

| munolégico an no produce suficientes anlicuep

L propios— puede proveerse de ellos para su def
Ente fenómeno he sido observado en diversos roedor

sucre "Vinmnogeouins AG ÿrumiantes,

160. ae

nr

7. SISTEMA pr ENDOMEMBRANAS m 151

Fo la figura 7-28 se muestra el inerrio seguido por los
anticuerpos luego de ingresa en la célula intestinal por en-
Gociosis: se incorporan transioriamente a un endosom
primario y posteriormerte abandonan la olala por exocito-
5. Como se ve, en estos caso el endosoma primario cons
{iu una estación de relevo para cl transport tanscelula,
ajena a a degradación de sustancia, Debe soílase que en
Ja specie humana los anticuerpos que provee la leche ma-
¡era aparentemente no se absorbon en el intestino y por lo
tant ro ingresan en cl organismo del lacane. Sus funcio»
nes defensivas estaran confines a1 luz intestinal, donde
permanecen un tiempo anes de cr degradados por Is enc
mas hidollicas encargadas de digerielos

Oro ejemplo de wanscitosis se hall cn la placenta, cu-
as cé son aravesadas por anticuepos de la familia de
Jas inmunoglobulina GL Al pasas dela sangre materna a la Seal, stos ani
eucrpos le confieren inmunidad pasiva al eto —y por un tiempo al recién n
clo contra varias enfermedades infecciosas

LISOSOMAS
7.33. Los lisosomas son organoides polimorfos

‘Todas las célula contencn lsosomas (del griego Bis, disolución, y só-
‘ma, cuerpo), que son lo organoides que completan I digestion de los mate-
rises incorporados por endocitosi. Ademis, igieren elementos de la propia
fu, de lo cual nos ocuparemos en las socciones 7-34 y 7-3,

Como se sel los isosomas se forman a parir de los endosomas secun
daros y ésto de los endosomas primarios, os cuales recibieron dos clases de
vesculas transportadoras, una con material endocitado y otra con enzimas hi-
le (gs. 7-20 y 7-22)

La característica más saliente de los lisosomas es su polimorfismo, no 56-
lo porque poseen aspectos y tamaños disímiles, sino también por a imegulu-
‘dad de sus componentes (Kgs. 1-11 y 7-29). La causa del polimorfismo es
doble por un Lado se debe a ladiversidad del ma
tera endoctado y por tr al hecho de que cada Luz DEL resto
clase delisosom posee una combinación sing
las de enzimas hidroltias, de las que existe al.
rededor de 30 diferentes,

Las enzimas Isosömicas se activan a pl 5.0
Este grado de acidiicación se alcanza gracias a
la bomba de He presente en la membrana del ii-
sosoma, heredada de la membrana del endosoma
secundario (ap. 3-2 y sección 7-28) (ig. 7-22).

La membrana de lisosoma se halla protegida
del efecto destructor de as enzimas hidrolfticas
porque su cara luminal contiene una enorme
antidadl de glicoproteinas (cap. 3-8). Per oo
lado, si la membrana del lisosoma se rompiera, SANGRE i

Mg. 727. tractors de la
브어 uo lola del 1010.

Fig. 7-28, Toi de da
ten m ad epi

ee

161. 152 m BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

ig. 729, Micrgrafa electrónica
‘ue ames de comas Dm
tacon GO no 181 y
Pare el melo 00. 60000»

(resin er

Pig. 730. Pucicipción del
Croma males en
Sim de pastas en
‘can matas En la mem
‘am pls

las enzimas escapadas no afectaría als demás componentes celulares debe
do a quese inetivaran al tomar contacto con el etoso cuyo pH es de 7]

Jn el interior de los lisosomas ls proteínas y los hidraos de carbono en:
docitados son digeridos a dipéptidos y monosacáridos, respectivamente. Es
tas y otros productos de degradación atraviesan la membrana lissómica y
pasan al cisol, donde terminan de digerirse se aprovechan para const
nuevas moléculas. Por su pare, culminadas us funcione, as enzimas liso:
sémicas también pasan al citsol, donde son degradadas por proteasomas
cap. 4-6)

inalente, libres los lisosomas de as enzimas y del material digerido, nose
descarta que e reutilicen sus membranas para consul nuevos endosomes

Algunas sustancias cndocitads no terminan de digerise y permanecen en
los isosomas, que por ello adquieren el nombre de cuerpos residuales. En
ocasiones, las sustancias no digridas son expulsadas de la célula mediante

ENCOSOMAPAMANO EXDOCOMAMUTNESUUAR 50906

162. 7. SISTEMA DE FNDOMEMIRANAS m 153

un proceso comparable a la exociosis. Si eso no ucurre, con el tiempo sc
convierten en pigmentos de desgaste depositados en el citosol (ap. 4-3)

7-34. La célula se vale del sistema de endomembranas para.
deshacerse de proteinas de la membrana plasmática

Cuando ciertas proteínas de la membrana plasmática dejan de ser necesa:
sis para el funcionamiento celular —por ejemplo, los reveptores en desu-
50 cl sitema de cndomembranas se encarga de eliminaras.

El proceso comienza con la formación de vesculas endocitóscas en los
sitios donde se encuentran esas proteínas, De inmediato, las vesículas se
fusionan cod un endosoma primario y se invaginan en el interior delos mis-
ios, en donde se forman nuevas vesículas ig. 7-30). Ello conviene al endo.
soma primario en un endosoma secundario especial llamado cuerpo molt
vesicular o endosoma multivesicular, situado en las cercanías del comple.
jo de Golgi

El proceso concluye cuando el endosoma multivesicular se convierte en
Tisosoma, es der, cuando se reduce su pH y se ativan les enzimas hidrolf
tices provenientes del complejo de Golgi, las cuales digieren tanto ala mem
rasa como a las proteínas de as vesículas (ig 7-30).

Cabe señala que 0 10 largo de este proceso lus aras de la membrana de
las vesículas invierten sus posiciones. Por ejemplo, la cara que da al ctosol
en as vesfulas endositósicas es la misma que da al interior de las vesículas
el endosoma multivesicular (fg. 7-30).

7-35. La autofagia es esencial para el funcionamiento de la célula

La célula elimina organoides envejecidos por un mecanismo denominado
aviofagia, que incluye la formación de autofagosamas, En la sección 7.25
se mencions que los autofagosomas se forman con la ayuda del REL, que
srore una porción de membrana para envolver al organoide oheoleto y for-
mar el auofagosoma (fig. 7-31) icon

À continuación, el autofagosoma sigue el mismo camino que el fagoso- Fi: 7-1. Components cel
ma ción 73) (7.248), ect se aora Con un endosma ect. Pr

moción del alor y
ai, el cual se conviene en fagolisosoma cuando se ativan sus enzimas da pulsas. +

163. 154 m BOLOGIACELULAR Y MOLECULAR:

idrlíticas, EI proceso culmina con a degradación del organoide por pate
de esas enzimas (ig. 7-31).

Cabe añadir que por medio de ete mecanismo la célula también elimina
¿el itosl a los agregados proteicos en desuso que no pueden ser digeridos
por los protcasomas a cause de su gran tamaño (cap. 4).

las neuronas, en los hepatocios y en ls células musculares cardíaca
los autofagosomas à veces no terminan de digerir algunos componentes de
los organoides y éstos se convierten en cuerpos residuales. Con el avance de
la eda dichos cuerpos se acumulan en el ctosol como pigmentos de desgs-
te (ap. 43)

La aulofugia se increments en cies condiciones. Por ejemplo, ate un
syuno prolongado aparecen numerosos autofagosomas en los hepatocitos,
Tienen por objeto convertir a componentes de célula en aliment para pro
Tongar la supervivencia del organismo.

7-36. Existen enfermedades producidas por alteraciones lisosómicas

Diversas enfermedades congénitas se producen por mutaciones de os ges
nes que codican a ls enzimas lsosómices, Se catcterizn por la eum
ción intracelular delas sustancias que esas enzimas degradan,

Por ejemplo, en la enfermedad de Tay-Sachs algunas neuronas aparece
repletas de un ganglióido. El defecto se debe ala ausencia de la enzima be
‘xosaminidasa A, que catliz la hidrólisis parcial de licolipido. Por conse-
cuencia, ste se acumula en la neuronas, lo que Teva a graves alteraciones
neurolégiess

La enfermedad de Gaucher se caracteriza por la acumulación de ghvcool
rebrósido en varios tipo celulares debido ula ausencia dela gliosidasa
cataliza la hidrólisis del gicoipido cn ceramida y glucosa

La enfermedad de Niemann-Pick muestra una seumalacién de esfine-
mielina en varios ipos celulares a consccucncia de la ala de sfingomiel
masa, que es la ensima que hidroliza il csfingofosfolipido en ceramiday fos
forilolina

En a sección 7-20 estadiamos el mecanismo que leva a Ja acumul
de molécula en a enfermedad de células I, producida por un defecto en
receptor dela manosa 6-fosfato, no en una enzima lisosómica,

PA nn tt -

\VESICULAS TRANSPORTADORAS

7-37. Durante su formación, las vesículas transportadoras.
se envuelven con una cubierta proteica

‘Con excepción de los fagosomas, que suelen ser mucho más grandes,
vesículas transportadoras tienen un diámetro que lución entre los 50 y
250 am. La medida mayor corresponde a las vesículas secretoras.

La figura 7-32 muestra que las vesículas transportadoras se origina en
membrana plasmética y en las membranas delos organoides del sistema
endomembranas. Lo hacen con el concurso de una cubierta proteica de la
existen varias cese, aunque de algunas no fueron descubiertas todavía

proteínas. Las más estudiada se conocen con los nombres de cubiera
COP y cubierta de clatrina

164. a cubierta de COP (por cout protein) se forma mediante 18 asociación
“ordenada de múltiples unidades proteicas, Fsiten dos clases de cubiertas de
COP as cuales se diferencian no lo porque se componen de unidades pro
key distintas — denominadas COPI y COPIL sine también porque gene
fan vesfculas en lugares diferentes del sistema de endomembrants. AS.
biers de COP genera ls vesículas quese forman en el RE y se dirigen a
la cara de entrada del complejo de Golgi, mientras que la cubierta de COPY
genes tno las vesículas que se forman en I cara de entrada del complejo
‘de Golgi y retornan al RE como las que interconectan a las cistemas del com-
phein de Golgi

Por su paro, la cubierta de clatrina (del latfn clarhrun o del riego Ales
ter, otejado de varillas) resalta dela asociación de múltiples unidades pro
¡cis llamadas trisqueliones (dl griego helos, piema), Gener las vesiew-
las que surgen de la membrana plasmática durante I endocitsis y las que se
form en I cara de sida del complejo de Golgi y se dirigen a ls endoso.
mis y ala membrana plasmática durant la secreción regulada.

La primera euere de COP en ser revelada fue La de las vesculas que inter
ennetan a las cistomas del complejo de Golgi compuesta por unidades COPI
San cubierta de coatômero (por cout protomer) y puesto quese crsyó que
todas ls cubiertas que faltaba descubrir eran iguales a ll, ks io cse nom
re a todas las que no eran de clatrina, la cual había sido identificada mucho
eno antes À pari del descubrimiento de as unidades COPH reis nom
bre de cubra e costero sólo la que se compone de unidados COPL

as vesículas transportadoras comienzan a formarse cuando las unidades
proteicas de la futura cubieta se apoyan sobre c lado citosólico de un rca
«circunscrita de una membrana celular pla ln que lo proveen la [urea me
nica pura que sc curve hacia el ctosol. Como muestra la figura 7-33. el pro-
greso dela curvatura desarrolla una Fost, que Finalmente se desprende dela
membrana convertida en vesícula

Ln el caso de las vesículas cubiertas de clatrina el desprendimiento se
produce cuando varas unidades de la prosina motora dinamina rodean 의

ig. 782. Esquema we ie
tela parcs de no
eras de COP y de caine
cla formación de e ves
at mue de la mena
Bande per en
fos ogaoids e stoma
Économie

165. 156 m HOLOGI CRLULAR Y MOLECULAR

INTERIOR DEL ORGANOIDE O LADO EXTRACELULAR

4
erosor OS
Ti. 7-3. Fold squids cuello de las fosas yl estrngulan hasta secionaro (cp, 5), stas ve
Jura mentraa die la colas denen forma esférica, a iferecia de ls vesculascubieras de COR | di
oe de que en algunos Iogaressuelen sr poiedros regulars y en tos poseen na
ls ces COP y de los apariencia tubular. 3

7-38. Las cubiertas de COP se construyen con el concurso
delas unidades proteicas COP o COPI 3

En a sección amerore dijo que eisen dos tips de cubiertas de COPy | y
ue e construyen mediante as cues compuestas po ls unidades preis
OPI y COPAL Debe agregarse qu cada unidad COPA se compone dese | 이
subunidades poca, ientcadas con las ras pig 1 0 € 도매
cambio, ada unidad COP cons de dos subunidades pics hierin. | <
fess, las cuales s identifican on ls siglas 50013190031 7 Sec24Sec24 (or
seven transmembrane protein comple). En la figura 7-33 se observa que las

unidades COPI y COPIT se construyen en el chowol se adosan a la membra- na
ma y I curvan. Cuando se conectan con la membrana, lo hacen a través de f°
una proteína llamada ARF (por adenosine diphosphate ribosslationfacon)y ss

del dominio ctosólico del receptor de la molécula que va a ser transportada | te
pot la vesícula en formación (fig, 7-34),
Debe agregarse que la COPI y la COPH se ligan proteínas ARF espect | (
fleas denominadas ARFI y Sarl (por simil ARF), respectivamente 7
Las ARF y las COP desempeñan funciones complementarias, ya que una Al
vez que las ARF determinan en qué lugar debe formarse la vesícula transpor
tadora,reclutan a lss unidades COPTo COPII y ewas se asocian y componen
ig. 724 Unió dela nids DE Cubierta proteica que provoca la curvatura dela membran
CP à là mensa, Vans EI proceso porel cul las unidades COPT o COPIT se unen ala membrana
‘imo pain la ARF y 이 de la vescula en formación es el siguiente: 1) en su estanca libre en el

reeepor del mara que 2 501 as ARF contienen un GDP y un ácido graso oculto en sus molec

una proteína reguladora llamada GEF (por guani | des
INTERIOR DEL ORGANOIDE ne-nueleotide exchange factor) hace que el GDPdE | nr
S las ARF se intercambie por un GTP; 3 est cambio 1
{oma visible al cido graso de las ARF y 10 in Pe
en la membrana, por lo que las ARF quedan un m
ela; 4) las ARF recluran alas COP que se 本
en el 00901 9 las colocan junto la membrana; 9)
las COP se unen a la membrana por medio de cu
ARE y del dominio citosólico del receptor citado fom

el párrafo anterior. Debido a que ese dominio ued

166. )

>. SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS = 187

siempre el mismo en todos los receptores, las COP se unen a
인 ivespecíicament, «diferencia del dominio no ctoslico,
que varía y se une de manera específica a ls molécula que va
ses transportada,

Si bien so sabe que cn la formación de una vescula trans
porra intervienen múltiples unidades COP, se ignora có:
mo e ensumblan entre sí para curvar a la membrana,

Después que la vescula se desprende de la membrana, las
AR y las COP se desigan de sta y quedan libres en el io
sol, donde pueden ser reutilizaas (fg, 7-32). La salida de ls
ARE se debe/ que hidrolizan el GTP contenido en sus molé-
calas, 10 cual hace replegar el ácido graso que las une a la
‘membrana. Las ARF hidrolizan el GTP —a GDP y P= al ser
estimuladas por una protcína reguladora llamada GAP (por
の me acivaing protein)

Surge de lo mencionado que las ARF poseen, aller
este, un GIP o un GDP Cuando poseen un GTP se activan
y elo las une a una membrana. En cambio, cuendo puscen un
‘GDP se inuctivan, se separan de la membrana y quedan libres
nel citosl, Dado que el GDP deriva dela hidrólisis del GIP
que se halla en ls propias ARE y a que éstas cataliza are
ción, se las clasifica como GTPasa,

Debe adveminc que en la 06118 existen — además de las
ARF otras GTPasas que funcionan asociadas a ls protef
ms reguladoras GEF y GAP, Recuérdese que la GER
cambia el GDP por un GTP y que la GAP estimula la hides
sis del GIP a GDP y P. Las acciones reguladoras de las pro
ems GEF y GAP se ilustran en la figura 11.9.

Las otras GTPasas de esta familia son las proteínas Rho
(cap. 5-24), Rae (cap. 5-26), Cded2 (cap. 5-26), Rab (sección
7-40), Ras (ap. 11-12) y Ran (cap. 12-4. Al igual que las
ARE, se ativan cuando poseen un GTPy se inactivan cuando.
lo hidrolizan a GDP y P.

Ex
Santee ewe anne NeW tits

La serie de micrografias clectrónicas agrupadas enla figura 7-35 muestran
(mo la eubierta de elatine forma una vesícula transportadora. En ia sec-
ción 7-37 se dijo que la cubiena de clatrina se compone de múltiples unida-
des proteicas denominadas crisqueliones. Se calcula que una vesfeula de 200
un de diámetro contiene alrededor de 1.000 de sas unidades

FA eiyquelin está integrado por tres cadenas polipeptídicas grandes y tes
pequeñas, cuyo peso es de 180 kDa y de 35 kDa, respecivamene. Como
‘esta la figura 7-36, sas cadenas dan lugar a tres brazos flexibles de 44,5
am de largo, doblados hacia un mismo lado.

Para generar una vesícula, ls risquclione se colocan sobre un área cir
anse dela cara ciosólica dela membrana y se ensambian entre hasta
formar un poliedro con aspecto de canasta. La pared del poliedro está com-
puesta por hexdgonos y pentégonos, cuyos vétices coresponden alos pun-

A

796. 7.35, Secuencia de mi
cris electónico que
‘usa prono de foma.
Sn de oa vesical er
toi e la mena pls
mic (tse re cn e
tat) 13000. (Cone
pre]

167. 158 = BIOLOGIA CELULAR Y MO ULAR

ly. 7236. Esquema diner.
‘ona de raven cbr
19560. compocsto pur
Seis polpptios ros panes
Yes pee.

Fig. 737. pieds, Miro
Ss eae de clang ws
fis nous negate
도 6 30 (Cares de DM
Peano) ere. Mie
‘Sore ines cos
‘eave Se oben un
tp sere yee de au
pts acto mayor ame
분 10000 10000
aneme (Cotes de &

tos de convergencia de low brazos delos tisqueiones, En cambio,
sus aristas se forman al adosarse dos © más brazos de otrs artos
trsqueliones vecinos (figs. 7-36 y 7-37).

La unión de los wisquelione la membrana le confire 1a fuer.
za mecánica que provoca su curvatura, Inicialmente formen una
fosita, la cual al desprenderse de la membrana se coaviert en una
vesícula que se liber en el ciosol, AL igual que las cubiertas de
‘COP, la cubierta de clemine se desarma inmediatamente y os ti
‘queliones libres pueden volver a usarse para generar nuevas vet
«alas (ig. 7-33).

La forma como se asocian los trisquelioncs entre sf permite que
las membranas resulten con curvatura de disintos radios y que se
Toren vesículas de diferentes tamaños. No obstane, cuando ly

vesículas son muy grandes. —como en los fagosomas-—, no se forman cue
iertas completas sin áreas asadas que cubren parcialmente sus superficies.

La unin de los wisquelione a la membmn vesicular se produce a tra
vés de una proweina ARF semejante à ls que se unen a las unidades COPI
COPI (sección 7-38).

Por añadidura, en la membrana plasmática Tos trisqueliones se unen tm
bién al dominio chtoxGNi de los receptores de ls sustancias que ingresan
la célula por endociosis regulada (ig. 7-38) (véase el ejemplo quese anal
a en lu sección 7-42). Algo similar ocurre en la membrana de ia cara de sa.
lida del complejo de Golgi —en las zonas formadoras de las vesículas ques
dirigen alos endosomas y ala membrana plasmática durante ls secreción re
gulada donde además de unirse ala ARF, los trisqueliones se ligan al dos
‘minio eitosstico delos receptores de las moléculas que van a ser transport.
as (fig. 7-38) (uno de esos receptores es dl de la manosa 6-fosato visto en
la sección 7-20).

Debido x que los dominios citosólicos de Ins receptores mencionados vas
am, para units a ellos Tos trsqueliones se valen de unas protenas incrme
ii heterodiméxicas llemadas adaptinas (fig. 7-38), las cuales puscen un
dominio específico que interactta con cada tipo de receptor y un dominio 00:
mn que se liga alos isquetiones,

‘Apenas I cubierta de clatrina se desconecta de la membrana vesicular is
ARE y las adaptinas —al igual que ls trisqueliones quedan libres en el ch
tos para que puedan volverse a usar dig. 7-33).

168. 7. SISTEMA DE ENDOMEMRANAS m 159

7-40. Las proteinas membranosas lamadas INTERIOR DEL COMP. DE GOLGI O LADO EXTRACELULAR

SNARE aseguran la llegada de las
vesículas transportadoras a sus
puntos de destino.
Cada compartimiento del sistema de endomem
ranas pose en su membrana y en su interior mo
Hels dias le de os ros compartimientos.

(Como se mencionó cn las seciones 7-1,72,7.22 no aan

y723,csos compartimientos — junio conlamem- CTOSOL

rana plasmática y la matiz extecelular— cr
sb algunas de sus moléculas mediante vesículas tansporadoras las cuales
se trasladan porel citsol movidas porel cvesqueeto (eps, 5-8 y 5-23).

‘Cuando una vesfeula transportadora emerge de uno de los compartimien
tos donantes y se dirige hacia el compartimiento receptor con el que habrá de
fusionarse, debe avanzar por el camino adccuado y no extraviarse en medio
{de las múltiples membranas que atraviesan elcitoplasma

Esto lo logra porque exite un mecanismo diseñado para asegurar la llega
x dla vesful tansportador al comparimiento correcto, Depende de dos
tipos de proteínas receptoras mutuamente complementarias, una petenecion-
1e à La membrana del compartimiento donante y otra a la membrana del com-
parimiento receptor. Se denominan, respectivamente, vSNARE y LSNARE
(por vice y target SNAP receptor) (Gg. 7-29)

Como muestral figura 7-40, las SNARE so abandonan nunca la mem-
ems de los compartimientos receptores. En cambio, ls v-SNARE ahando-
an la membrana de los compartimientos donantes cuando se ransfieren a a
membrana de ls vesículas transportadoras. La figura 7-40 muestra también
que Is v-SNARE quedan expuestas y en condiciones de actuar una vez que
las vesculus se desprenden de las cubiertas proeicas de COP o de catina

Debido x que este mecanismo requiere especificidad, por cada pareja de
compartimientos donante y receptor existe una pareja particular de proteínas
SNARE y SNARE complementaria. lo hace que durante el traslado de
una vesicula transportadora su v-SNARE deba “tante” múltiples
[SNARE antes de encontre a su complementaria, -

El rotoro de una vesícula reciclador al compartimiento do
nan apropiado y n a otro se debe a que su membrana recupera.
la y SNARLE original y aque la membrana del eonparimiente de
rigen posce una CSNARE idéntica 4 la dela membrana del com-
parúmiento receptor (ig. 7-40) Por consecvencia, durante el re
tid de las vesículas transportadoras los compartimientos in-
vierten sus comportamientos, pues el donante se conduce como
re<cptor y éte como donante

La unión entre una v-SNARE y su +SNARE complementaria
depends de una proteína llamada Rab (por Ras protein from brain),
que actt sobre ambas (fig. 7-39). Se han ¡deificado cerca de 30
Rab diferemes, un para cada puja de SNARE/-SNARE.

Las proteínas Rab pertenecen a una subfamilia de GTPasas que
“depende de las proeinas GEF y GAP seceibn 7-38). Así, cuando

ig. 7-38, Unión wie
ln al membrana, Vises
vna prin ARE I dp
Tay reset de ms
(ie we aora

Fi. 7.39 Faim de a Ra
las SNARE y ls SNARE
stos po ar mets Yo
Ser men,

MEMBRANAS DONANTES.

‘ow inlidasporla GEF reemplazan cl GDP de sus moléculas pot MEMBRANAS RECEPTORAS

169. 160 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

70 Es qe a
pios coc fala
Fennec y cómo
da ex acid es de

un GTP (fig. 11-9) y e dim. deci, se unen a la membrana del compari.
miento donante y hacen que la -SNARE y la -SNARU se conecten e sí
En cambio, cuando son influida por la GAP hidroliza el GTP (a GDP y P) y
se inctivan, lo cual las separ dela membrana del compartimiento donante.

7-41. En el proceso de fusión de membranas intervienen
cuatro proteínas fusógenas

Al ligarse la v-SNARE con la :SNARE, las membranas ineractuates se
colocan a una distancia que hace posible el proceso de fusión descrito en el
capítulo 3-6: ilustrado cn la figura 3-13,

"ese proceso interviene un conjunto de proteínas fosógenas que se local
zan en el lol, Se conocen cunt, res de ls cuales se identifican con I sigla
SNAP (por soluble NSF accessory proteins) y a cuarta con a sigla NSE (por
NEM sensitive factor: NEM, o N-cti main, sel nombre del compuesto wa,
do pare revelar al NSF). Así, las tes SNAP y el NSF —que es una ATP on
requeridos po el par de membranas para que se concrete la fusión (fg. 741).

Cualquiera que sea el par de membranas 一 y por o tanto, la purja de
y SNARE/SNARE—, siempre se les unen las mismas cuatro proteínas fie
sógenas, pues son inespecíficas, Como seve, la especificidad de la unibn der
pende únicamente de las SNARE.

El proceso de fusión de membranas consume energía, que es provi por
un ATP hidrolizado por la ATPasa del NSF. Ta energía es requerida par dee
sarmar el complejo fusógeno luego de la fusión y separar u las SNAP y al
NSF de las membranas

Las SNAP y el NSF regresan al citosol y pueden ser reuilizaos. Por su
pane, la v-SNARE se integra a una vesícula secicladora y totoma al comparo
timiento donante —ahora receptor—, al que idenúfica porque la membrana
de éste posee una t SNARE. complementaria (fig. 7-40)

7-42. El ingreso del colesterol en 10 célula y su destino ulterior
se conocen detalladamente.

En virtud de que son moléculas muy hidroTóbicas, el colesterol y us és

es circulan por la sangre como lipoproteínas El ejemplo más conocido

corresponde al colesterol LDL (por low-density lipoprotein), que es un coma

MEMBRANA DONANTE

omosot

domar
Yısune

MEMBRANA RECEPTORA

170. >. SISTEMA DE ENDOMEMDRANAS = 161

puesto lipoproteico originado en el REL de los hepatocitos (sección 7-27), __ MEMBRANA DONANTE.
Écoles DL ingres en las eibl porendociosis previa unión con

freeones específicos situados cn la membrana plasmática. Esta unión
Aie a tisquelons hrs en e sol, los als 一 or termedio de
aaplinas espeeficas— se conectan com is receptores en el ado ctoe0i-
o de la membrana y generan una cubirn de latina (Mg. 7-42.

‘Como se sabe, la cubis se desprende de la membrana de ia vesícu
la apenas sta se forma, E ls luz vesicular el coesterol D. cominda
thd los receptores heredados dela membrana plasmática, Ta vescu-
las conecta con un endosoma primario, cuyo pH ácido hace que el co-
JEscrakLDL Se desprenda de ls receptores, ls cuales roman a la
membrana plasma con una vesícula reccladora. FI colesterol 1
del endosoma primario coninda en el interior dl endosama secundario,
의 cual se convierte en liaosoma cundo el descenso del pH activa a as
avis hidralficas aportadas por el complejo de Golgi (ig. 7-42. Las
encima 00161 sobre el colestrol LDL y separan ala LDL del colo
xo! que pasa al citsol ys utiliza como materia prima para La síntesis de
«tras moléculas ee ncomom ala membrana del RE (ecein 7-10)

La Merrill familar na eer cada pr vs mt He al er de
tacón del gen que codifica al receptor del colestrol.DL,que resulta defec- 13 SNAP) KINST cla
tam 0 et ausente, Como consecuencia, el colesterol no ingress en las có. pen eee
Juas y su concentración se eleva en la sangre, lo que leva a aparición de
coos tempranos de arteiocleross.

MEMBRANA RECEPTORA

2-43. En las membranas plasmáticas de algunas células
existen invaginaciones llamadas cavolas
En a membrana plastica de muchos tipos de llas desarllan in
vaginaciones muy poquetas llamadas caveolas (dl ain coveolae cucvas
eywemeo (Mg. 7-43), cuya presencia e panicularmente abundante en ss 6
Tuas encoteile, musculares lisa y adipocios. Mig 142, Espera qe ee
Las caveolas se forman a partir de áreas circunscrita de membrana plas- inst ects de re
mática amados balsas lpiicas. que son ries en costero y efingofosto- ewe aa cd
| lípidos. La fuerza mecánica que invagina a estas ärcas para que se formen las nat) secundado y ul |
eols noes genera por ur cubienprlcica (como ocurr con as ves Pemumn er lin |

171. 162 = 01001 CHAR Y MOLECULAR

i, 7-43. Disposición de ls a
‘laren le membrana plain.

omoeoL Montana

cul de endocitoss) sino por prteinas que se distribuyen entre Los fost
pidos dela propia membrana. Así, en cada área de invaginación,en la mono.
capa ctosólica dela membrana se ubican miltiples unidades de una pro
integral de 21 kDa llamada cavealina, que es la que produce la invaginación.
La cavenlina tiene forma de horquilla y sus dos extremos se orientan hacia
citoso dig. 7-44).

Debido: queen sus laces se consentan sustancia inductors y en sus mes
ranas se instalan 104 recepores de esas sustancia, las caveolas hacen posible
que haya induccions celulares con mínimas demoras. Las sustancias indicts
ras más comunes detecdas en inerior de ls caveolas son a insulina, ol EGE
y el PDGF (cap. 11-12), mientras que en sus membranas se hallaron varios e
pos de receptores membres, algunos asociados a per G up. 11-1),

Las caveolas sirven también part intemar permeasas y canales iónicos
acia el citoplasma y “acorralar” soluros en las cercanías de esos transpor
{adores Ello hace posible que los solutos — ante estímulos adocusdos—
gresen masivamente en la célula. Por ejemplo, cn las luces de algunas cas
eolas se detectó Ca” y en sus membranas se encontraron canas y pemese
‘ts para el ion, lo que he llevado a compararlas con los túbulos T del müs.
culo estriado (ig. 5-39).

FI mecanismo que interna solutes y sus transportadores mediante 00400.
las y permite que los primeros ingresen masivamente en I elul se dome

Potocitosis (del griego poros, bebida)

EL SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS EN LA CELULA VEGETAL.

7-44, En la célula vegetal el sistema de endomembranas
posee vacuolas.

Consideraremos aquí algunas caracterstices especiales del sistema de
domembranas de las elulas vegetales

En las olulas idifrenciadas del meristems, las membranas del RE sa
relativamente escasas y están enmascaradas por los numerosos ribosomas li
bres que llena el tool. En cambio, en as células vegetales diferencia
El RE es abundante y forma túbulos que ingresan en los plasmodesmos (e
6-15). En las élulas cribosas. sobre estos tibulos se forman depósitos de c
losa, que es un poliscdride compuesto por moléculas de glucosa unidas pal
enlaces 1-38.

Tgual que en las células animales, en las vegetales el complejo de Golgi
esencial para la secreción. En sus eiternas se procesan y concentran los pr
ductos secretrios, que Finalmente se descargan al exterior. or ejemplo,
Tas célula que sintetizan muclago se observan abundantes vesículas secre
ris surgiendo del complejo de Golgi

Además, componentes del complejo de Golgi sirven para el transporte
y la Tegumina en ls co

ciertas proteínas de depósito como la vinici

172. 2. SISTEMA DE ESDOMEMBRANAS = 163

Fig. 744 Reese en
seems de 004 eves,
ae casetas den
fn eae he Fess de
la monocapa einen de la
men plata,

dones de algunss leguminosas, y la zeína en el endosperma del maíz. Estas
proisina se localizan en organoides especiales, denominados cuerpos pro-
feicos o granos de sleurona

En la mayoría delas células vegetales existe uno o más compartimientos
amados vacuolas, limitados por membranas (fg. 1-7). Según el tipo cel
lar, en total representan entre el 10 y cl 90% del volumen del citoplasma.
Cuando son muy voluminosas, el citosol que reducido a una Tina capa por
debajo 00 la membrana plasmática, Existen dudas sobre su origen se cree
¿ue se forman por la fusión ere sí de vesículas surgidas del complejo de
Golgi. Las funciones de la vacuola son variados. Algunas se comportan co-
mo Lisosomas, ya que contienen enzimas hidroltcas, Otras sirven de depösi-
16 para nutrients y desechos metabólicos. Finalmente tras guardan líquidos
y susan pura regula el volumen y la turgencia de la célula

En los capítulos 3:30, 331 y 18-21 se estudia la paticipación del comple-
ode Golgi en a formeción de a pared dela célula vegetal,

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stad

174. Mitocondrias

Energía celular I

8-1. La mayor parte de la energía que usa la célula
es provista por el ATP

Las células necesitan encrgía para realizar cas todas sus actividades, al
gunas de ls cuales se ilusran en la figura 8-1 La energies tomada de mo-
léculas de ATP. Estas, a pesar del insignificante espacio que ocupan, permi-
ten tener al alcance una gran cantidad de energía de ci disponibilidad, de
‘mode que pueda ser wilizada tan pronto y donde se la necesite. La energía se
halla depositada en ls uniones químicas entre los fosfatos del ATP —unio-
es de alta energia—, aunque suce utilizarse solamente la que involuera al
ff terminal (figs. 2-3 y 8-2) As, cuando el ATP se hidroliza, jo con
la liberación de energía se genera ADP y un fosfato (ig. 8-3). Como vemos,
1 ADP se comporta como una pequeña "haería descargada”, que al cargar.
se por unión de un fosato se convierte en ATP, a “batería cagada

Las ime generadoras de moléculas de ATP son las mitocondrias, que to-
uan la energía depositada en las uniones covalentes delas moléculas de 105
alientos y la transfieren al ADP. Una vez formado, el ATP sale dela mito
conc y se difunde por la célula, de modo que su energía puede ser usada
par ls distintas actividades cslulares Al removers la energía del ATP, se
recunstiluye el ADP, que reingres cn las mitocondrias para recibir una nue-
vacant de energía

Tas células poseen una enorme cantidad de mitocondriws, cada una delas
uses produce innumerables moléculas de ATP. Estas, como las mitocon:
Arias, se localizan eren de los sitios de consumo.

es covalemes de las moléculas de los vegetles (cap.9.4) |
(tabla 8-1). La energía delos alimentos vegeaes es toma- BERT

da poros animales herbívoros, que a u vez sirven de sl

mento —y fuente de energfa— à los animales camivoros, pas
Las sustancias alimenticias se clssifican en hidratos de ~
carbono, grasa, proteins, minerals y FLO, a los eves 3

ig. .1-Ragiems qe mc
pinta de produc ere
Ra dela cé EI ATP pro
acidos ene, eut a.
en ances idees

8-2. La energía es tomada de los alimentos la
Al provenir energía delos aliments, cn Ge (vorne, Sarmasck

tancia procede del sol. En las plantas, a partir de CO, y レー moswress pe

H,0, la luz solar da lugar a una serie de reacciones que. rn:

tens de generar Op Con [rom

PP

| … 0000]

=

rowwros DE CARBON EXT

175. 166 = moro ces a yon ker

Fig. 82, Esta química

PWR

Fig. 83. Hida y Yak

$

debo agregarse el O,.Los alimentos ingresan en el
organismo por el sistema digestivo, salvoel Os, que

ggg) ora a mes Un ee i
- pr ame 수
DET ops eds CO, Y HO ins

A los que deben sumarse algunas sustancias nitro.

Agendas derivadas del catabolismo de ls proteínas

No toda la energía depositada cn las uniones

Quimicas de las molécula alimenticias es transfer

¿dl ALP, ya que durant la sucesivas reaciones

que conducen a su formación, parte de ca energía

se convierte cn calor, Debe señalarse que desde el

punto de visu termodinámico el clor que se genera en 01 escenario elular

como consecuencia delas reacciones químicas es también un producto de de

secho. No obstane, en términos de aprovechamiento de energía para produ-

«ir trabajo las células son muy cfiients, pues, comparadas con la mayoría

delos motores, laelaciónconsurno de combustible producciôn de rajo de

cifras mucho más favorables pura las eéllas. Asi ea las células el 40% dela

ncrgíaNberada sirve para actividades provechosas y el 60% se disipa como

cal, mientras que en los motores tales 01025 suelen ser del orden del 20% y
del 80%, respectivamente.

El mejor rendimiento logrado por la célula se debe a que degrada lo ak
mentos en forma gradual, por medio de enzimas que ella misma sintetiza,
[Eo permite que la enería liberada de las moléculas alimenticias sea rang
ferida al ADP y se forme ATP con mínima goncración de calor,

8-3. La energía de las moléculas alimenticias es extraída
‘mediante oxidaciones

Ta mayor part dela energía contenida en Jas molles delos alimentos
es extraída mediante una sucesión de oxidaciones, ul cabo de las cuales el
oxígeno atmosférico se une al hidrógeno y al carbono liberados por ess mo.
léculasy se forma 1,0 y CO, respectivamente. La gradu
Honada result de tales oxidaciones, puesto que tas se cumplen paso a pie
SO en lgunos de esos pasos se liberan pequeñas porciones de energía. Silas
kdeciomes no fucran graduales, fa energía química se libearía súbitamente
y se dispara como calor.

Deberá reconlarse que una molécula se oxida no solamente cuando gana
oxígeno (0) sino también cuando pierdo hidrógeno (H). Debido a que éste
puede disociane en un electrón (で ) y un protón (HJ, en un sentido gener
toda remoción de e" de cualqier tomo © molécula constituye una rec
de oxidación

Sil e removido proviene de un átomo de H,el H'resutame puede per
Amanecer en I moguls oxidada (que entonces queda con una carga positiva)

H
a

i 1
ee

fad ariba mn

176. Tabla 8-1. Diferencias entre los procesos energéticos de as plantas
((otesintess) y delos animales (Fofarilación oxidativo)

oasis Foseració ta
clots en icons

essa ender: Reacción engine

Tosa 00. HO — Alimentos + 0, ‘Almas y Oy > Easy + CO, à HO
iis gun rms ag

Lien 0; Lien CO,

ica presencia der Indep de sue

Ta 7 Conta

0 puede se removido y pasar al medio acuoso. Uleriormente los ey los At
pueden volver a unirse —pura componer nuevos átomos de HI, por ejem
plo. cuando son trnsferidos e” y H° al O y se forma H,O,

du oxidación de un átomo o de una molécula st mad ula reducción
de rr átomo ode ra molécula, que entonces ganan hidrógeno o”, pier
den oxígeno,

Durante el procesamiento de ls alimentos, e algunas resccionos de oni-
¿dación y reducción intervienen dos moléculas intermediarias cardinales: las
cosnzimas nicotinamida adenina dinucleétide (NAD) y favina denine
inucleötide (BAD) (ig 8-4). En su forma oxidada la primera se represent
con la sigla NAD". y en su forma reducida con la sigla NADH. La segunda,
«on las sigas FAD y EADH,, respectivamente

8-4. Los alimentos son degradados por enzimas.

Apenas los alimentos son ingeridos los polis, los lipids la protef
us que lo integran comienzan a ser escindidos cn moléculas cda vez más pe
ques por la acción de una gran variedad de enzimas. Esos procesos se cum-
les de frm tal que las moléculas transformadas por unas enzimas son modifi
as a coninuacén po otras, y asf consccuivamente. De ste modo se estable

ork 9

aho A

u
| won

기 Mrroconorins = 167

PRA ETRE me rumeur et de
me m BT

177. 168 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

| oe
ト ao Dan

Mg... Esquma goer del degradación dels alimento una
ve icone lerne: 11 dern ern el
ye 2) loi ne ea) dep on
Bar) cy de Krebs 5) tración aia

cen Verdaderas cadenas metabólicas degrada
vas, que cn los primeros pasos son distintas pa
ru cada tipo de alimento, pero que en las etapas
Finales confluyen en ura vía metabólica comin,

La escisión enzimática de los alimentos tes
ne lugar cm res escenarios orgánicos cl tubo
digestivo, el ctsol yla mitocondria (fig. 5-5),

8-5. La degradación de los alimentos.
comienza en el sistema digestivo
La primera ctapa de la escisión cnzimátioa
de os alimentos tiene lugar en la luz del tubo
digestivo, de modo que es extrccllar. As,
mediante enzimas sccretadas por diver 06.
lolas de dicho tubo, los hidratos de carbono se
degradan monosacisidos especialmente
glucosa—. los lípidos (en su mayoría tac
liceroles) se convienen en ácidos grasos y
slicer, y ls proteínas son degradadas a ami
oscdox (ig. 8-5), Tras ser absorbidas por el
epitelio intestinal estas moléculas ingresan e
la sangre y por 011 an 2 104 células
Para asegurarse un abastecimiento continua
de energia, las células guardan ene citovo par
te de la glucosa y delos ácidos grasos bajo a
forma de glucógeno y de racilglicemies es
pectivamente En e capitulo 4-3 se io que ls
hepatocito y las células musculares estrias
suelen contener importantes reservas de ess
moléculas en forma de inclusiones, desde Ja
ese movilizan cuando se las necesi También
se señaló que los adipocitos sirven como sep
sito paa grandes cantidades de ciel)

8-6, La glucdlisis tene lugar en el citsal

Mediunte una serie de reucciones quí
grupedias con el nombre de plucílsis 一:
las que intervienen 10 enzimas consecut
Iocalizadas en el etosol—, cada molécula
glucosa, que posce 6 átomos de carbono,
logar a dos moléculas de piruvato, que cn
tan de 3 carbonos cada una (figs. 86 y 8-1)
Al comienzo de ese proceso —que const
ela segunda capa de la degradación de ke gl
des se invicto lu enerpia de dos ATP.

178. orate In glucóliis no es transferida directamente al ATP sino que promueve
la reducción de dos NAD- (una por cada piuvato). Más adelante veremos có-
ino, en us mitocondrias, la cncrpía contenida en Js dos NADH surgidas de la
lus es transferida a ATP (seien 8-18).

Volviendo a os piruvatos, dejan 01 ciosol e ingresan en Is mitocondrias.

8-7. En las mitocondrias se producen la descarboxilación oxidativa,
el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativo

Por acción de un complejo multenzimático llamado piruvato deshidro-
genasa, presente en las mitocondrias, cuda piravato (3 C) se convient en un
acetile que una molécula que comiene 2 carbonos, Fl aceilo se liga a una
erzima 一 ia coenzima A (CO), con la que compone la acetil CoA
5.87 y 8-11) EL carbono del pirevat es removido junto con dos oxígo-
os, lo que produce CO, figs. 85, 810 y 8-11). El piruvat cede también un
je (HF), es decir, un H y dos e~ En conjuno estas reacciones reciben el
nombre de descarboxilación oxidativa, que es la tercera etapa de la degra-
dación de ls hidratos de carbono,

Duran la descatoxilaciónoxidaiva se genera energía suficiot para rel
ir una NAD (que recibe el H- mencionado en el páraf anti) ua tre
«doe en a formación de una NADH por cada celo producido (figs. 8-5 y 8-11.
Ie se ver cómo la energía depositada en esta NADH es tansfrda al ATP

A continuación —siempre en las mitocondrias — los átomos do carbono chi-
eigen del acto (recordemos que se hall unig ala CoA) son oxidados, por
loque se generan CO, y H,0. Las xidaciones son gradas y en su transcurso
se liera la energía depositada en las uniones covalentes cur os tomos, que
pass al ATP. Ambos procesos 一 hs oxidacones y la formación de ATP oeu-
enn dos tiempos: cn el primero se genera CO: y enel segundo H,O (fi).

Fl primero de esos tiempos — que represena la 00000. 0006.06 la deg

8 amtoconDaias = 169

ig. 8-6. Papas des a

179. 170 = wiotocia CELULAR y MOLECULAR

Fig 67, Eee quico
dela cils À eu
に

dación de los glcidos-— abarca una sucesión de oxidaciones durant el =
‘mado cielo de Krehs (figs. 85, 8-10 y 8-11). De la enerfa liberada en esa
etapa una pequeña frución se aprovccha para generar un ATP en forma di
secta (aunque por via del GTP), pero la mayor pare es vtilizada par reduce
tres NAD" — que entonces se convicrtn en olas tantss NADH— y una FAD,
que pass a su estado reducido o FADIL

En el segundo tiempo, contemporáneo al del ciclo de Krebs, les NADH y
las FADE, son ovidadas en sendos puntos al comienzo de una serie de com-
lejos moleculares que se agrupan con el nombre de cadena transportadora
de electrones (o cadena respiratoria). de modo que las NADH y las FADH,
vuelven a convertie en NAD" y FAD. respectivamente. Cuando ambas
coenzimas son oxidadas, la energia depositada en sus moléculas se libera y
es transferida al ADP que se halla en as mitocondrias, el cual, dado que se
fosforila, se conviene en ATP,

Esta etapa —la quinta y última en la degradación de los glécidos— por
que de lugar a oxidaciones acopladas a fosfrilciones recibe el nombre de
fosforilación oxidativa (fig. 8-5 y 8-10).

8. Los ácidos grasos son degradados en las mitocondrias
A diferencia de 18 glucosa, los ácidos grasos —provenientes de os all
mentos o dela movilización de les reserves de grasa en le células — no
“degradan en cl ctosol, Pasen a las mitocondrias, donde una serie de enzimas
específicas los desdobla hasta generar entre ocho y nueve acetilos cada

FI proceso degradativo se denomina f-oxidación y comprendo varios 这
«los sucesivos, site cuando se tata de un ácido graso de 16 carbonos y od
en los de 18 carbonos. Es que el ácido graso cede un acetil por ciclo,
más, cada ciclo produce una NADH y una FADH, (fig. 8-10)

La B-oxidaciôn de los ácidos grasos es conducida por as enzimas acil
deshidrogenasa, enoil CoA hidratsa,bidrxiacl CoA deshidrogenasa y 了
toacil CoA las.

Taual que los actos derivados de a desearboxilacién oxidative de ph
ruvat, los surgidos de la B-oxidaciön de ls ácidos grasos son cedidos al
CoA € ingresan en el 0110 de Krebs, Como vemos, las cadenas metab
que degradan a os glícidos y a las grasas dan lugar a una molécula co

la acetil CoA. Antes se dij que en el ciclo de Krebs cada acetil CoA

ra un ATP, tres NADU y una FADH,, y que la energía contenida en
NADH y FADH, es transferida al ATP a cabo del fosforilación oxida

id

ig

180. Las grass aportan más energía que ls hidratos de carbono por Is cent
di de NADI y FADE, suplementarias que se generan durante la Boxida-
ción delos Ácidos grasos, proporcionalmente mayor que las producidas por
la glucosa durante la glucóliis y la descasbonilación oxidativa

8-9. Los primeros productos de la degradación de los aminoácidos.
son muy variados.

En lo que ra alos aminoácidos, cuando no se utilizan para sintetizar
proteínas ras moléculas y son requeridos para generar energía, se conver
fen — mediante distintas enzimas específicas — algunos en piruvato, oros en
celos y otrés en moléculas intermediaria del ciclo de Krebs (ig. 85),

DESCRIPCION GENERAL Y ESTRUCTURA DE LAS MITOCONDRIAS
8-10. Las mitocondrias se encuentran en todos los tipos celulares

Las mitocondrias se hallan en todos los tipos celulares y constituyen uno
delos ejemplos de integración morfofuncional més admirables, ya que pro-
‘seen el andamiaje sobre el cual se asientan la innumerables moléculas que
pacipan en ls reaciones que tansficren la energía depositada en los ali
mentos a una molécula exunondinuriamente versátil como lo es el ATP.

Las mitocondrias son cilíndricas, aunque experimentan cambios de forma
soles, derivados de su actividad, En promedio miden 3 um de largo y ienen
un diámetro de O. um. Su númcro varía según el tipo celular En la céulas
heptica, por ejemplo, suelen hallarse entre 1.000 y 2.009 mitocondrias (fig.
1-11). Están ubicadas en ls regiones de las células donde la demanda de
enesgí es mayor, af, se desplazan de un seo em del citoplasma hacia las
Jonas necesitadas de energía. Los microtóbulos y las proteínas motoras as
«adas intervienen en als desplazamientos (cap. 5-8) En algunos pos cs
Jules, como los espermatozoides, los adipocitos y las células musculareses-
leads, as mitocondrias se hallan inmovilizadas en lugares 105.

811. Las poseen dos membranas y dos compartimientos

Las mitocondrias poscen dos membranas — una externa y ota interna
ue dan lugar a dos compartimientos: el espacio inermembranoso yla ma-
tir mitocondrial (is. 88 y 8-9). Mencionaremos las exractersticas y las
moléculas de mayor interés de estos cuatro componentes

Matriz mitocondrial. La matriz mitocondrial contiene numerosas molé-
calas, ene ellas:

1) El complejo enzimitico piruvato deshidrogenasa, responsable de la
escarboxilación oxidativ (fig. 8-1).

2) Las encima involucradas en la oxidación de los ácidos grass (fig. $10)

3) Las enzimas responsables del cicl de Krebs, excepto la succinate des
Hidrogenasa (fig. 8-11),

4) La coenzima A (CoA), lu coenzima NAD, ADP, fosfato, O, ct.

tocon

5) Gránulos de distimos tamaños, compuestos principalmente por Ca’
(2.89)
6) Varias copias de un ADN circular sección 8.26) (es. 8-9,8-16 8-18)
17) Tice ios de ARNen,snttizados parir de ros anos genes de ese ADN.

wocovoes m 171

181. 172 = moron CHLULAR Y MOLECULAR

ig. 84: Micra eet
et debs mena ser
ane be cas (O9 m
the (Me) Someo ir
rembranso (LD. mem
Drama extra yl mes
Bram tena) 207 A
(Conia GE alse)

8) Dos tipos de ARNr los cuales forman ribosomas parecidos a los cig:
séliens (ig. 89)

9) Veintiós tipos de ARNI para ls veinte aminaécidos,

Membrana interna, La membrana interna desarlla plegamientos hacia
la matriz que dan lugar ae llamadas crestas mitocondrias, formadas con
objeto de aumentar la superficie membranosa. EI número yla forma de ag
crestas varían en los disinostpos celulares

La mera ora dela micos nu to pto ec

izecien y las dos caras de su bicapa lipídica exhiben una marcada air
vía. En cla se localizan, entre otros, los siguientes elementos:

1) Un conjunto de moléculas que componen la cadena transportadora
de electrones (o cadena respiratoria) (figs. 8-5, 8-10 y 8-12). Existen innu-
merables copias de estos conjuntos e el plano de la icapa lpídica. Cada uno
se compone de cuatro complejos proteicos relativamente grandes, llamados
NADI deshidrogenasa (D, succinato deshidrogenasa (I), ee, (HD y et
romo oxidasa (IV), ente los cuales se encuentran dos transportadores d
electrones pequeños, denominados ubiguinona y citocromo 0.

Debe señalarse que a succnat deshidrogenasa ala vez una de las rim
el ciclo de Krebs; funciona asociada ala coenzima FAD y ambas se localiza
en a membrana inte (igs. 85, 8-10 y 8-11). Además, que el cocromo 010
te una proc inca de ets membrana sino una paca pein oe
“apunta al espacio intemembranoso (ig. 10), y que la biguinona cs una me
ula no proteica quese aloja e a ona apolar dela bicapa lipidica mediante u
cadena de 10 isoprene. que es hidrofbica (cups. 27 y 3-2) (ig. 224).

182. 8. MITOCONDRIAS m 173

2) La ATP sintasa, que es un complejo proteico ubicado en ls inmediacio-
es de I cadena Lransporiador de clectrones (gs. 8-10 y 8-12) Present dos
Sectores, uno ransmembranoso (porción. que iene un tinel para el pasaje
AR où orientado hacia la mauiz mitocondrial (porción F;) (ig. $-13).Es
te io cataliza la Formación de ATP a parir de ADP y fosfato, seaesel es
posible de las fosfriaciones a que hace referencia 01 término “Tostorilción
xt” El rigen dela energía requerida por la porción Fi de la ATP sintasa
pa que pueda concretas als fosorlaiones será analizado más adelante

3) Un fosolíido doble 一 eldifosfatidilglicerol cardioipina iustrado en
la figura 2-17 que impide el pasaje de cualquier soluto a través dela bica-
pa lipiica, excepto Oy. COL, H,O, NH, y ácidos grasos.

4) Diversos canales iónicos y permeasas que permiten el pasaje selectivo
de iones y moléculas desde el espacio intermembranoso la mari mitocon-
da, y en sentido inverso (fig. 8-10).

Membrana externa. La membrana cxtema es permeable todo los 20.
lus existentes en el citosol, pero no a las macromolécuas. Ello e debe a
que en su bicapa lipídia posce numerosas proteínas transmembranosas mul-
so llamadas porinas, que forman canales acuosos por los que pasan libre-
ment ones y moléculas de hasta KDa. En las porinas los tramos proteicos
que cruzan la bicapa lipídica exhiben una estructura en hoja plegada.

Espacio intermembranoso. Dads la presencia de las porinas en la mem-
bana externa, el contenido de solutos en el espacio intermenbranoso es Si-
mil al del citosol aunque posee algunos elementos propios y una elevada
‘concenracin de H (ig. 8-12).

FUNCIONES DE LAS MITOCONDRIAS
8-12. La función principal de las mitocondrias es generar ATP
Vimos que mediante a descurboilación oxidativa, e colo de Krebs y
fosforilación oxidativa la mitocondri triada al ADP —para formar ATP.
la energía existente en la uniones químicas de las moléculas alimenticias
Analizaremos estos tres procesos en el escenario biológico donde tenen
lugares decir en el andamiaje estructural provisto por la mitocondra.

en

sea mamma Fi 89. Esquema 비비

ma toc cord og
‘dice. Las cres paies
tapizadas con lal de ATP

183. 174 0 DIOLOCIA CELULAR Y MOLECULAR

ig. 8.10 Represión pá
fu eme Se lu
(ean es racines some
dues a la descamación
ries endo), cido de
Keb oj) a ron
Alo acides grass (mato)
Ya I soit 00000.
(aa. La act CoA deta
a de la droit
rai como de la ona
in delos As gro ex
pod aria de ci e
Ken, NADH enge
1093. Socia dete
pensa (TADS. Ubi UD
Sinon I, Complejo be,
Eo Cm 1 Cs

ES

13. La descarboxilación oxidativa del piruvato y la B-oxidacién
de los ácidos grasos ocurren en la matriz mitocondrial
Proveniente del coso, el pirvato ingresa en la matiz mitocondrial
¿e por acción dela piruvato deshidrogenasa perde un carbono y se conv
te en el grupo acetil de la acetil CoA (igs. 85, 8-7, 8-10 y 8-11)
mos que en esa conversión, ademís de CO;, se genera energía suficiente
a formar una NADH, de modo que por cada molécula de glucosa se 01181
dos de estas coimas.

A los acetils generados a pari delos piruvatos deben sumsse los
vados dela oxida de los ácidos rasos y del metabolismo de algu
aminoácidos (igs. 8-5 y 8-10).

Cualquiera que sea su origen, el grupo acetil de cada acetil CoA i
en el ciclo de Krebs. Lo hace al combinusse con una molécula de 4 cabo
el ácido oxalacético—, con la que forma una molécula de 6 carhonns
mada ácido etico, que da inicio y nombre al ciclo.

8-14. Las reacciones del ciclo de Krebs se producen
en la matriz mitocondrial

Como muestra la figura 8-11, l ciclo de Krebs (llamado también 01001

cido cúrico o cielo de ls ácidos trcarboxiios) comprende una serie
aueve reacciones químicas mediadas por otras tantas enzimas específi
Estas actúan sccuencialmente; o hacen de forma al que el timo de sus
uetos vuelve a ser el ácido oxalacéico, el cual, al combinarse con el
acetilo de otra aceil CoA, genera de nuevo ácido cítrico, Con esta mol

f

184. wmocowoms = 175

CM; CO—CO0H cio pre

그 경허

Cs wow 00,
mao me
Mai cestos, COOH …
mage \ た o i
coon dy, Sas ST
Kalk ma 496 coon * PA
es ses HOF boon TA
Gh ouate doom Yoon
Coon 될
€
don ¿001 sn me
n ne
rum 中 boon,
dea pe
gem “

所 -coo soo ones
noch

PR boon
ico a ME
qu
때 Che mapm me
do
boon
Sur CoA Aldo wenigen

se sica ou cl de Kids, y sucesivamente haya O y actos Mp. BA. La da
on 0700
o streuen ee

‘io ico libra come OO, Además se genes cora aliciente para para, In cn,
formes un ATP, es NADH y una FADH, de eines teres y
Puesto que se necesitan dos vueltas de ciclo de Krebs paa procesar alos 오소 re
ds acetilos derivados del gluedlisis d una molécula de glucose, coda uno
2 estos monosacárido da lugar a dus ATP, xis NADH y dos FADIL. Debe
advemire que el ATP se forma a partir de GP. que es el nucleside wifosfa-
to surgido del ico.
‘Como se aprecia enla figura 8-11, la enzima del idl de Krebs encarga-
a de transferir el Hala FAD es la succinato deshidrogenasa (vimos que la
rimw y la coencima se locaizan cn la membrana mitocondrial interna)
nla misma figura puede advertine que Junto 8 18 primer y la trocra

185. 176 = OLA CH ULAR Y MOLECULAR.

lg: 8.12, Un seco del má
00006 que mues os
pj inn
thea be tronos ( Cera
tesina y Te ATP sins,
NAD Geslamgenan:
fi, Suse desea
(9 FAD) I, Como be

NADH surgidas del ciclo de Krebs aparecen sendos Hr, pues Io sustratos
oxidados, «diferencia de lo que acontece en la plucóiis, en la desearboxile
ción oxidativa y en la formación de la segunda NADH nacida del cielo de
Krebs, ceden un H en lugar de un H

Las moléculas de CO, formas durant la descarsoxilación oxidativa y
ol ciclo de Krebs pasan al ciozol, de éste al espacio extracelular yfinalmen-
te ala sangre, que las transporta los pulmones para su liminación.

8-15. Las oxidaciones de la fosforilación oxidativa tienen lugar
en la membrana interna de la mitocondria

La energía conten en las NADH y en la FADH, formadas durant el ci

elo de Krebs se transfiere al ATP después de una serie de procesos que ee
am con la oxidación de ambas coenzimas

Los átomos de hidrógeno liberados de las NADH y de la FADH como
onsecuencia de umbas oxidaciones se disocian en H° ye”, del modo expre-
sado en las siguientes ecuaciones:

MOHN ee
PADH, = FAD 2H 6 26

Es importante señalar que ls er surgidos de estos procesos poseen un dl
vado potencial de transferencia, cs deci, una gran cantidad de energía. Ash ine
gresan cn la cadena transportadora de electrones, cuyos componentes fueron
numerados cuando se describió la membrana mitocondrial interna ig 8-12)

Dado que cada componente de la cadena posoc porlos.e una afinidad man
yor que su predecesor, los er fluyen por ella en el siguiente orden

Para lose cedidos por la NADH, el punto de entrada es la NADH des
diogenasa (complejo D. Desde ésta pasan a a ubiquinona, que los transfer
al complejo bc (complejo II}. Los e” dejan este complejo ingresa en el
citocromo e, desde el cual pasan al último eslabón de a cadena, la citocromo
úxidasa (complejo TV). Durante este recorrido los e consumen la mayor pa
Le de su energía — ya se verá por qué-—. y al concluir retoman ala
mitocondrial (ig. 8-12).

Por su lado, ls e cedidos por la FADH, tienen como punto de entrada a
swocinato deshidrogenasa (complejo 1D. que os transfiere a la ubiguinona,
Parr ce la cual Muyen por los restantes eslabones de la cadena en el mis
Orden en que Io hacen los cedidos por la NADH.

186. ESPACIOINTERMENERANCSO 。

Ll potecial de transferencia de Los e- va disminuyendo en lus sucesivas
sescciones de oxidorreducción que se producen a o largo de a cadena respi
ror, de modo que en cada etapa los e- pasan a un estado de menor ener-
gin. la cual es bastante reducida cuando los 67 abandonan el último hon
dela cadena,

La energí cedida por los e es utilizada para transportar alos IF (proce
¿dentes de las NADH y las FADH, oxidadas) desde la matriz mitocondrial
asa el espacio insermembranoso (ig. 8-12). La energies requerida a cau-
sa de que ese transporte es activo, ya que los I! son transferidos desde un
medio en que se hallan menos concentrados à oto cn que su concentración
es mayor. El mecanismo que hace posible el pasaje de los 1° no ha sido de-
{exminado. Sólo se sabe que los H pasan através de los complejos principa-
les de ln cadena respiratoria — véase la figura 8-12 os cuales actuaran co-
mo verdaderas bombas de H* (cap. 329).

La existencia de un gradiente de concentración de U" (o gradiente de pl)
entre ambos lados de la membrana mitocondrial intern es acompañado por
tn gradiente de voltaje o potencial electrico (cap. 3-11), bastante más posi
voca la cara dela membrana que da al espacio intermembranoso, El gracien
te elctroquímico derivado de la suma de ambas fuerzas se traduce cn la cner
it —Mamada protonicomotora— que impulsa alos H° a regresar ula me
{riz mitocondrial, ahora por transporte pasivo, Los Hr etoman porel nel de

ATP sitasa (figs, 8-10, 8:12 y 8-13)
En sintsis, a medida que la energía suministrada por los es utilizada pa
va transfert los Hr hacia el espacio intermembranoso, es absorbida por los
propios Hr. que I retienen como energía protnicomolora.

8-16. La fosforilación es mediada por la ATP sintasa

En la sección 8-11 se dijo que l ATP sintasa est integrada por dos un
dass que poseen localizaciones y funcions diferentes. Una arraviesa la bi

«apa lipides (porción wansmembranosa o E) y a tra da hacia la matriz mi
tocondrial (porción F) (ig. 8-13). La porción F forma un tinel que permite
El regreso de los H° a la matriz mitocondrie, mientas que la porción F es
responsable de la fosforilación, e decir, cataliza la sínesi de ATP a partir de
ADP y P.Como se ve, el regreso de los H y la síntesis de ATP, s bien son
procesos acoplados, se cumplen cn dos lugares diferentes de la ATP sintasa,

La energía necesaria para la sfntesis del ATP proviene dela energía proto
ricomotra contenida en los H”, que la van perdiendo a medida que regresan
Pasivamente ala matriz mitocondrial,

Fa sintesis, 12 ATP sintasa se comporta como una tubina que convierte

a 리 1000 리 치세 m 177

Fig, 8:13. Representación de la
Soda era

187. 178 m BIOLOGIA CELALAR Y MOL CUA:

una case de cnería (la protonicomotora, derivada del gradiente elecwoga
mico de los 1) en otra más provechase pare la clu, la energfa química de.
positada ente el segundo y el tercer fosato del ATE.

Se gencran aproximadamente 2,5 ATP por cada NADH procesada y 16
por cada FADH,.

FL ATP sale al citosol por un contratransporador pasivo localizado en la
membrana mitocondrial interns, la ATP-ADP translocasa (Fig. 8-10). Por
cad ATP que la atraviese entra un ADP en la matriz mitocondrial,

La ATP sintasa puede también llamarse AT Pasa, pues es capaz de Nice:
lizar ATP ( ADP y P) y con la energía liberada bombear Hr al espacio inter

/ membranoso a través de ia porción Fi No obstante, rece el nombre de ATP
Sinasa porque en la matiz mitocondrial el cociente ATP/ADP normalmente
+ inferir a lu unidad, I cual leva ala síteis y no à la hess del ATP.

8-17. Los H* y los e” se combinan con el oxigeno atmosférico
para formar agua

Cabe ahora indagar sobre el destino de Tos e”, os cuales, luego de perder
una parte sustancial de su energía, ahandonan la cadena respiratoria y regex
san aa matriz mitocondrial. Se combinan con os H: venidos del espacio ine
termembranoso y el O, proveniente dela atmósfera, lo que da lugar ala foe
mación de FLO (figs. 8-10 y 8-12). La atracción de lose” por el 0, se debe s
que poseen una gran afinidad por éste, mayor que la que tienen por la cita
romo oxidasa (complejo IV), lugar por donde salen dela cuen respira

ia. Con la formación del 1,0 culmina ls fosforilación oxidativa.

Se necesitan 4 e- y 4 I" por cada O; para que se produzcan 2 mou
de HO, que es uno de los productos finales del metabolismo (의 000 es el
(COS. El H,O pasa de la mitocondrial citosol, donde puede quedar retenida
Sali al espacio extracelular

18. Las NADH generadas durante la glucólisis no ingresan
en las mitocondrias.
"Hasta ahora hemes soslayado el destino delas NADH generadas dur
la plucliis (sección 86) (fig. 8.6) A diferencia de las NADH formadas
las mitocondrias, que rinden 2,5 ATP cada una, las dela glucóisis aveces
eran 1,5 ATP ya veces 2,5. El menor rendimiento energético se debe a
la NADH citosólica no puede ingresar enla mitocondri, puesto que su
‘bana interna le cs impermeable.
Para que la NADH citosólica pueda ceder su energía al ATP, ingresan
la mitocondria sólo sus e- y HP, ya que no la propia NADH. Ello es
gracias a ciertas moléculas cusólicas que actian como “lanzaderas”.

ig. 4-14, Modo como acá an
der de aol Sa pra
tes dels NADI generadas
‘ramen paca

188. os lunar, leg de mer ds e y un Hd la NADH (más to E dl
to) os conduce a mioconóna, donde Is tae ote mein;
Meg coma sin ls a cool oro qu queda disponible ar ua uva
PU na de las lunzadoras cs cl glicerol 3-fosfato, formado en el citosol al re-
air ihidoinetona ca (Gt.*14) El glo fost Ingresa
ne! cpio imermembranoso ys pone en conan con a mena mito
onda inem, mösprekamente con FAD, la que le cee los dos y
js do He deci, una molécula de gen (Hy) Se foma pol tanto
tna PADR que como sabemos cede sus € 4 la uiquinarn En sección
6 vimos go cando lose ingresan en 1 00000 spa por la bi
non dan gaa LS TP en logar d 2,

ison además lanzadera de mulato apartto (ig. 15) En est caso
js dt Ye es NADH clic (más oro Hr del medio) reduce à
tn raacenmo, que e comerte en malt, Et ingresa enla mar miocor
‘lyse rei a alt, El Hs sido el alto su parres
hc NAD* NADH sobrante ac l medi), que como se abe prod
tees ATP. oralacetato mtocodrl, dad que no pued aavesar 上
enr intra de la mtocondr, para peer al cool ye transforma en
puto, que ea lea En el cowl el aparatos reconvene en ue
Be, ua ir lio.

8-19. En presencia de Oz, por cada molécula de glucosa
se generan 30 0 32 ATP

Para efectuar el cálculo de la energía ganada en unidedes de ATP al cabo,
dela oxidación de una molécula de glucosa se debe sumar la energía produ-
cia enel ctosol ala gesada en la mitocondri.

Ta glucólisis genera 4 moléculas de ATP: Debido a que gasta 2, en esta
capa hay una ganancia neta de 2 ATP (ig. 8-6). Pero además genera 2
NADH, que por ser ctosólicas producen 1,50 2,5 ATP cada una, 30 Sen to-
tal Ast, el aporte de la glucólisis es de $ 0 7 ATP, 2 generados en el ctool y
305 en la mitocondria.

Los dos piruvatos derivados dela plucóisis eran en la mitocondria, don-
de por descarboxilación oxidariva se convierten en dos actos. Fl proceso
gerera 2 NADH, una por cada piravao. Dado que por cada NADH la fosfo-
10010 oxidativa produce 2,5 ATP, esta capa rinde 5 ATP.

Li el ciclo de Krebs cada 00010 genera 1 ATP, 3 NADH y 1 FADE, por

# MITOCONDRIAS = 179

rosor TWTOCONORIA
sto alto
Le pm | moem rns
oo no
INADH ie | NADH 1
oe Ones
Aspens ame pts amino. ‘Fi BAS. Modo como at an-
AS maho pare
eer À は mind on
mee ュー トー Ame cos e las NADA pets
L ae acs

189. 180 = sioLocta CELULAR Y MOLECULAR

lo que al cabo de las dos vueltas que se neceitan para metaboliza 4 Js doy
aceios surgen 2 ATP, 6 NADH y 2 FADH,. Dado que por cada NADH la
fosforlaciôn oxidativa genera 2,5 ATP, y por cada FADH,, 1,5 ATP, los2
ATP surgidos delas dos vueltas del ciclo de Krebs deben Sumárscls los 19
[ATP aportados por las 6 NADH más los 3 ATP aportados por las 2 FADH
lo que hace un total de 20 ATP.

Sumados aos $ 0 7 ATP dela glucólisis y a los 5 ATP de la descarbone
lación oxidativa, la ganancia de energía por molécula de glucosa es de 30 9
321.

Compärese est producción con los exiguos 2 ATP generacos en el cit
y se tendrá una idea de a importancia de la mitocondria en la provisión de
energf para el funcionamiento de las células que consumen oxígeno,

Respecto de lo ácidos grasos, si bien en su degradación no existen ra
cesos equivalentes ala glucliis ya la descarboxileción ovidativa (ig. 8-5),
“aportan más energía que la glucosa debido alas NADH y las FADE, suple.
mentaris producidas durante la [-oxidación de sus cadenas (sección 8-8),

8-20. En las células musculares el piruvato puede convertirse
en lactato

Las células musculares, cuando sobrepasan un determinado nivel de ate
vidad, agotan cl O; atmosférico que les llega mediante los glóbulos rojos se
tuación que es normal, Ante la falta de O, el piruvato, en lugar de convenir 5
se en el grupo acetilo de I acetil CoA, se transforma en lactato. Este proce: | y
59 metabólico se conoce con el nombre de fermentación láctica. Como es is
obvio, el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidaiva se omiten 1

Fl lactato producido en las calas musculares pasa «la sangre y llegnal | ce
hígado, En los hepaocitos —víapiruvato— el lactato se conviere en gluco: ai
sa, que utilizará I célula muscular si continúa demandando energía. te

8-21. En as mitocondrias delas células dela grasa 00100 la eneraia <
generada por las oxidaciones se disipa cn forma de calor
Sil ncrfaprotnicometora de os H' situados en l espacio internem .
branoso no rescatar pra formar ATP los Hal volver la matriz mie
ondrial igual se niran alos cy al Os paa formar FAO, pero la 00900 | Re
protonicomoora,l cab de la reaceia' se convert en energía een
decir, se disiari como calor Eso es lo que cure cn la fs adipose de
In denominada grasa parda, cuyas mitocondrias son incapaces de transfer
la energía protnicomoora al ATP. Es que enla membrana intema de esas
mitoconéis existe un transporador de H llamado termogenina, el et :
debido a que no pose la porción, ~es desir la función envimatica dela |
[ATP sinasa—. permite el regreso delos Hra ls matiz mitocondrial sin que | A
a

su energía sex aprovechada para formar ATP. En consecuencia, Ia erg
protonicomotora al reacciona Jos He con los e” y el Op atmosférico di
la formación de HO, se disipa como calor

La grasa parda es un tejido que poseen los recién nacidos en laegiGnite | en
terescapula, Si el niño nace en un medio muy ft, los ácidos grasos de | Sión
triaciglcorles depositados en la células de la grasa parda se degradan y 06 | 0

neran calor en lugar de ATP. Como vemos, la grasa parda puede sr vial ser

190. «el momente del nacimiento, al permitir una rápida adaptación de los reción
acidos a Tas bales temperaturas

8-22. Las mitocondrias desempeñan otras funciones

Remoción de Ca?* del ciosol. Normalmente eta función está a cargo del
RE (ap. 7-26). No obstante, cuando la concentración de Ca" aumenta en cl
citosol a niveles peligrosos para la ella, se pone en acción una Cx™-ATPa-
a ocalizada en la membrana interna de as mitocondrias, que al bombear el
(Ce hacia la matriz mitocondrial 10 retira del citosol

Síntesis de aminoácidos. A parir de determinadas moléculas intermedi
ris el cielo de Krebs, en las mitocondrias de Is hepaocios tenen lugar al-
anos pasos metabólicas que llevan ala síntesis de varios aminoácidos.

Síntesis de esteroides. En algunas células de la corteza suprarenal. do los
“gros y delos testículos, a milocendria participa en la simesis de diversos
‘exesoides (función esterodogénica). Ln primer término, el colesterol cupta-
¿o po as células es transportado hacia la mitocondra, donde una enzima lo-
«alizada en la membrana mitocondrial interna lo conviere en pregnenolona.
Est ele de la mitocondria e ingresa en el RE (cap. 7-27), donde continda su
meubelismo mediante diversas enzimas que actúan sccucncialmente. En el
caso de I corteza suprarrenal, dan lugar a desoxicoricoserona, desoxicor-
{iol al andrógeno androstenodiona, Los dos primeros esterides, lugo de
abandonar el RE, regresan a la mitocordri, donde la 11B-hidroilası con-
viene a la desoxicoricosterona en conticosterona y al desoxicomiso! en cor-
fo. Estos glucocorticoids son producidos en las células de la zona fscieu-
lada ce la coreza suprarenal. Posteriormente, en el citoplasma de ls células
dela zona glomeralosa, por acción dela 18-hidroxilasa y la 18-hidroxieste
roi oxidasa, la comicosterona se conviene en el mineralocotcoide aldose
terona. La mayor parte delos pasos metabólicos mencionados son oxidacio-
es, y cm su transcurso una familia de ctacromos presents en la mitocondria
一 Kes citocromos PASD- actúan como receptores 06 と

Muerte celular, En el capítulo 2-4 se analiza la participación de la mi
tocvadia en la muerte celular programada,

REPRODUCCION DE LAS MITOCONDRIAS

8-23. Las mitocondrias se reproducen para duplicar su número antes
de cada división celular y para reemplazar a las que desaparecen

En ls células que no se mulplican o que posen intrfses prolongados, ls
mitocondrias envejecen y son degradadas por fagolisosomas (cap. 7-35), no dbs
tano, su número se mantiene estable debido a que se forman otras mitocondrias.
eds, antes que as céuls se dividan todos sus componentes se duplican in
vidas las mitocondrias A continuación desriiremos el mecanismo que hace
sible que las mitocondrias se fabriquen en ambas siciones de demande,

La reproducción de ls mitocondrias no se produce a consecuencia de un
«rsamblaj espontáneo delos componente que las integran sino por la divi
sion de mitocondrias preexistentes, para lo al previamente duplican su ta
Iai. Este proceso se denomina fisión binaria. En la figura 8-16 pueden ob-
sevarse las tapas decrecimiento y de división mitocondrial

$ sırocoxpuuns = 181

191. 182 © mood CHU AR Y MOLECELAR:

La división de ls mitocondrias iene lugar durame todo el cklo cular
tanto enla interfase como en la mitosis. Además, no todas las mitocondrias
se multiplican, y por ello algunas deben dividir repetidas veces en el cura
de un mismo ciclo para compensar a falta de división por parte de otras

8-24. Los fosfolípidos de las membranas mitocondriales son provistos
por la membrana del RE
La génesis de nuevas mitocondrias require quese dupliqe e área de
membrana interna y su membrana extema, pare lo cual deben sumarsc
vos fosfolípidos sus bicapas Ipfdica Al igual que con las oras ment
as de la célula, los fosfolípidos son provisto por la membrana del RE, don
de se gestan (caps. 7-9 y 7-10)

de fosfolípidos de la membrena externa a la membrana interna se produce
6 de puntos de contacto que se crean entre ambas membranas para tl fi,

“Algunos slcerofsfolipides que llegan ala membrana mitocondrial inter
ra experimentan modificaciones. Por ejemplo, se unen de ados y forman dí
{osfatidiiglicerol (sección 8-11)

8-25, Algunas proteinas mitocondriales se fabrican en la matriz

La mayor pane delas proteinas de la mitocondria provienen del ctool
en tanto unas pocas se producen en el territorio del propio organoide que
venta con los ecunsos para laboral

Eectivament, la mitocondria posee varas unidades idémicas de un

Mg. 8:16. Reproducción de

as minconans. Simesis de aras tanta proeinas), de 22 tipos de ARNt y de 2 class de AR)
(uno correspondiente a la subunidad mayor de los ci
mus mitocondrias y oto a la subunidad menor) Todas
tas moléculas se encuentran en la matriz mitocondri
delos ADN circulares se hallan adosadas ala membrana ite
terna del organoide (fies. 8.9 y 8-16).

7 {Con aminoícidos legados desde sl coso, en los
somas mitocondriales se sattizan las siguientes 13 pr
nas, la mayoría pertenecientes a la cadena respirators: i=
te subunidades del complejo NADH deshidrogenas:
del complejo bey, tres del complejo citocromo oxidasa

26. El ADN mitocondrial es diferente del
ADN nuclear

LI ADN mitocondrial present las siguientes paricul

dades que I diferencian del ADN nuclear (fig, 8-18)
1) Es circular y carece de hstonas,

2) Posee un solo rigen de replicación (cap. 17-3) en

192. 8. Mrrocoxpaias m 183

ig. $17. Tarn de esi
os de a cap Hdi del eo

Es 1

luna de las cadenas hijas comienza a sineizarse ames que la ota y lo ha-
6e pair de un punt diferente del empleado por a segunda.

3) Ls muy pequeño, pues posee 37 genes solamente, En cas odos los に |
pos celulares la suma de los ADN tomados de tods las mitocondrias repre-
senta no más del 1% del ADN nuclear

4) Posee muy pocas y ala vez muy cortas secuencias no génica es deci,
que nose transcriben.

5) Genera 22 tipos de ARNT, en lugar de los 31 que transcribe el ADN del
nisin.

6) Las dos clses de ARNr (12S y 16S) que codiica dan lugar a riboso-
ras que poseen un coeficiente de sedimentación de SSS, inferior al delos ri
bocomas de los procariotas (705) y del citosol (805).

7) En su código genético existen codones cuyas instrucciones difieren
de las de sus pares del ADN nuclear (cap. 13-4). Se tata de los codones
AGA, AGG, AUA y UGA. En el ADN nuclear los dos primeros correspon:
den al uminoácido arginios, mientras que en el ADN mitocondrial se com
porn como codones de terminación. En el ADN nuclea el codón AUA de-
termina a la isoleucina, y en el ADN mitocondrial a la meionina. En el

Em

plato abc Epica de
‘mbna acon ses,

Fi 8-18. ADN ar e
la toca homana ene
se represen 37 o
5 Sates enw on x
‘ena Se tl o pens de
los 23 ARNO ru). de os 2
ARNr (mer y dels 13
Alen Eso ms comes
onde ads sabanas de
À ATP sims arr) à
see del complejo. NADH
age erde). ua
com bey else) à
tes de complejo cromo
‘iin lr) Poe ser
nbn el rea dond e halla
‘agen de open (ni.
Sad B. ADN, min
La us dem oc
Go bee sende
Y sombre mico. (Cor
tesa de. Stevens)

193. 184 m meroo CELULAR Y MOLECULAR

ADN nuclear el codén UGA es un codón determinación y en el ADN mic
tocondrial determina al riptöfane
8) Se transcriben sus dos cadenas Los genes delos 2 ARNr, de 14 AR
y de 12 ARNm se localizan en una de lus cadenas del ADN mitocondrial,
mientras que los genes restantes, correspondientes a 8 ARN y a un ARNm,
se localizan en I otra cadena,
ire de pro 9 Las moléculas de ARN que transcribe el ADN se procesan mientas se
a Le. Sinetizan. El procesamiento comprende la remoción de partes de los ARN,
vs raniocons de las 10) Como se señaló, la mitocondria posee varias coplas de un mismo,
menus mitcondrles 。 ADN y no dos como el ADN nuclear Debe señalrso que las mitocondrias de

ema e nera y ación de A
o ATE 15 cualquier individuo son de origen materno, pues todas provienen del ovocio

Sa
を rb ines ds proteins nilacondials require 1
er una adecuada coordinación.
Angus la oca psc ADN ARM ARN comas E]
propos Is pcs que abc on uy pas, 13 en Ou Ra à
Smigiene. I mayor pa de ls me cesta paa seda à
Sión dbs imputa dsd lios, Más ai dei nea o] à
bie onde roque na pcia conden ent a
Sates eos eromasmiecndrial y mula. aide que A| — 3
Jos components dl mini sean producidos cat propa
Sion aero,
a mam
cae (m een RE. Ea ls más ingame so 1
E seca as cms del complejo piero desire, u
responses del clo de Ka y dela on de o ci] a
{rita o cams lc) las perms de lamentan]
10001 ema, la ADN polimers, 18 ARN pines, 1
ti ds ons none ecc.
e
8:28. La incorporación de proteins als membranas y 2
ba compartimientos mitocondriales es el resultado de ua a
prose oom 4
+ Conform surgen de los ribosomas, in protein uiocng cl
Les poneis ene cos se socia con chaperons dela an fp

D ese muni pgs posh q
sea arta mica Gp pr ona | 에
SNR =
A <a
er | Sa

‘spor o ea an cab cr, RR
pie rr chop hp nenn avec ets em pe
oo

Chal a Es cero interes | )
Ben la ps mr arc ptt |

mecanismo que consume ATP, tal vez de la manera mostrada ea se

194. ou " tao ar

TES

figura 8-19. Una vez en la mairie mitocondrial, a proteins se pliega sin ayuda
‘con la asistencia de una chaperona de a familia hsp60 (cap. 45).

Las proteínas se incorporan à la mitocondria através de los translocones
denominados con las siglas TOM y TIM (por translocase of the outer y of
the inner mitochondrial membrane), presentes en las membranas mitocon-
¿rales extema e interna, respectivamente (cap. 7-12). Como muestran las fir
aras 8-19 y 820, para que la protcíns puedan ingresar es necesario que am-
os translocones estén juntos y sus luces alineada, lo que liga alas mem.
ranas externa e interna a acercarse mutuamente,

“Todas las proteínas imporudas desde el citosol incluyen en su extremo
amino un péptido señal que las conduce hasta a mitacondria y que es reco-
nosido por un receptor específico asociado al translocón extemo (caps. 4-4 y
16-17) (abla 4-1 y fig. 8-20) Si el paradero de la proteína esla mariz mito»
condal, apenas atraviesa los trnslocones pierde el péptido señal y e libera
en u interior (el péptido señal es escindido por una protetsa de la mais)
(Gg. 8-20). En cambio, ls protínas destinadas las membranas externa e in-
terna poseen señales adicionales, distintas ene sí, las cuales reienen a am.
bos ipos de proteínas en la membrana que corresponde.

8-29. Probablemente las mitocondrias deriven de bacterias aeróbicas

Vimos que las mitocondras se reproducen pur fisión binria, como lo hu
ces las bacterias. Esta no es la única semejanza con los procariotas; se pare.
‘en también en sus formas y medidas y porque poseen varios componentes
‘comunes. Tales semejanzas han llevado a sugerir que ls mitocondrias son un
producto evolutivo de bacterias aeróbias.

Sustentan esta cora otros supuestos Asf se cree que las primeras células
eucariotas eran anseróbcas y que cuando la atmósfera terrestre se hizo rica
en oxígeno incorporaron en us ctoplasmas bacterias acróbicas que, tras su-
‘cesivos cambios adupativos, se convirtieron en as actuales mitocondrias. La
simbiosis les permitió a las célula eucariotas aprovechar el oxígeno stmos-
cio, por lo que comenzaron a producir una mayor centidad de energía a
Parr de la mima cantidad de alimentos, Paralelamente, la membrana plas

atka de la célula cucariota quedó eximida de realizar procesos energéticos
Y pudo concentrar en tras actividades, como controlar la transferencia de
outs, posibilita la entra y a salida de macromoléculas, recibir y emitir
señales, etcétera.

4. mrrocosomas = 185

poto — isin ot — Pagani

ig. #20 Modo como ire
fee pk del
WI

195. 186 m BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR:

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Tene and behav, Scene PS AT

196. Cloroplastos
Energía celular II

9-1. Los plástidos son los organoides más característicos
de la célula vegetal

Los pléstidos son organoides que se encuentran exclusivamente en las
células vegetales, Los más comunes y de mayor importancia biológica son
Jos loroplastos (ig. 1-7), que junto con las mitocondrias constituyen las
maquinarias bioquímicas que e encargun de producir ls transformaciones
energéticas necesarias para mantener las funciones delas células. Enel ca
so ce los cloroplastos, atrapan la energía electromagnética derivada de la
luz solar y la convieten en encre química mediante un proceso llamado
fotosíntesis. Luego utilizan esa energía junto con el CO, atmostérico para
sintetizar varas clases de moléculas, algunas de las cuales sirven de ali
rento para ls mismas plantas y pur los organismos heterótofos herbivo
os (cap. 1-4) (ig. 1-2),

Los cloroplasos se caracterizan por posees pigmentos (cloroilas, carte
oes) y, como se dijo, en ells iene lugar la fotosítesis. Por este proceso
producen oxígeno y a mayor pare dela energía química utilizada por os oF
pnismos vivos. La vida se mantiene gracias alos cloroplastos Sin elos no
habría platas ni animales, ya que ets úlimos se alimentan de lo produci-
6 por ls vegetales así, puedo devise que cad molécula de oxígeno usada.
en a respiración y cada tomo de Carbono presente en sus cuerpos pasaron
alguna vez por un cloroplsto.

Además delos clooplasos existe otros plástidos con pigmentos, agru
pedos bajo la denominación genérica de eromoplastos. En ls pals, frutos
races de ciertas plantas superiores hay eromoplastos amavillos o anaranja-
os. En general, éstos tienen menor contenido de clorofila y por lo tanto me:
or actividad fotosintética. EI color rojo del tomate maduro se debe ala pre
encia de cromoplasios cuyu pigmento rojo, Tamado licnpenn, penenece al
grupo delos carotenoides. En las algas rojas existen cromoplasos que comr
len, además de clorfia a y carotenoides, un pigmento rojo y un pigmen-
10 ul a fioeririna y la Ficocinina, respectivamente.

Las células vegetales contiencn también plástidos incoloros. Se denomi-

‘an eucoplastos y se encuentran tanto en las céulas embrionarias como en
las célles delos órganos de les plants que no reciben laz, Debe señalar
que los plásticos de las células de los cotiledones y de los esbozos foliares
del al inicialmente son incoloros, pero más tarde comienzan a acumular
Clorofila y adquieren cl color verde característico de los cloropiasts. Sin

197. 188 © DIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

embargo, las células diferenciadas poscen Jeucoplestos verdaderos que
aunca se vuelven verdes, Algunos leucoplastos —a los que se les da el |
nombre de amiloplastos — producen y acumulan gránulos de almidón. Ca. |
recen de ribosomas, lucoides y pigmentos y sun muy abundantes en ie cé 4
Lula de las raíces y de los tubérculos.

. Las caracteristicas de los cloroplastos varían
según los tipos celulares

Los cloroplastos se localizan principalmente en las células del mesóil,

tejido que se encuentra en las hojas delas plantas superiores y en las algas

y Cada céula contiene un número considerable de loroplastos de forma es.

rica, ovoide o discoidal. Su tamaño varía considerablemente, pero en promos

di tienen un diémetro de à a 6 um. Esta medida sucle ser constante para cae

da tipo celular, aunque es mucho mayor en Las células poliploides queen las

diploides. En general, las plants que crecen a la sombra los cloroplatog

son más grandes y más ticos cn clorofila. 4
[BI número de cloroplastos se mantiene relativamente constante en los di |

versos vegetales. Las algas poseen a menudo un solo eloroplasto muy vol 4

minoso, En ls plantas superiores existe entre 20 y 40 por célula. En las bor
as de algunas especies se ha calculado que hay alrededor de 400000 ciom
plastos por mn. Si su número es insuficiente, aumentan por división: si es 3
excesivo, se reducen por degeneración.

Mg, 9. Arriba. Bags iden
sal el cova, cm sus pas
‘omporents. Abajo. Esquema widmen
Sonat de dos sata y de 00000 que
Mic ene orp,

BASZESERSE

198. 9. eowomuxsTos = 189

Fi cloroplasts sslados de espinaca e han verificado cambios de forma.
y volumen por acción de a luz. El volumen disminuye notablemente cuando
son iluminados, aunque este efecto es reversible

9-3. La estructura de los cloroplastos incluye la envoltura,
la estroma y los tlacoides

Li cloruplasto 20600 tres components principales: la envoltura, la estro.
ma y los tilacoides (fig. 9-1).

La envoltura de los clorplasts presents dos membranas una externa
y ofa interna, através de Tas cuales se producen los intercambios molocu-
lares con el citosol En el cloroplasto maduro —a diferencia de su predece-
sor — no se observa continuidad entr la membrana interna y los tlacides.
Anas membranas carecen de clorofila, peo tienen color amarillo por lapre-
encia de pigmentos carotenoides. Conticnen solamente el 2% delas prote
as del eloroplaso.

Ta estroma representa la mayor parte del cloroplasto y en cla se encuen
ran inmersos lo tacoides. Está compuesta principalmente por proteínas.
Contiene ADN > también ARN, que imervienen en la sfntesis de algunas de
las proteínas estructurales y enzimäticas del cloroplasto. Es cm ls otrom
donde se produce a fijación del CO, —es decir, la producción de hidratos de
carbono—, asf como la sintesi de algunos ácidos graos y proteínas

Los tlacoides construyen sacos aplanados agrupados como pis de mo-
eas. Cada pila de tlacoide reci ef nombre de granum (plral, grana).
ya ls elementos individuales que forman las plas elos lam ilacoides de
dos grana © intergrana (is. 9-1 y 9-2). Además, hay ülscides que wi
sin In estroma y que conectan entre sf dos gran; elos denomina filacodes
de la estroma (is. 9-1,9-2 y 9-3). Empero, la descripción anedicha es en.
‘gos, pues cn igor existen tlacoides pequeños — que poscen un diámetro
promedio de yun (la mayoría de los tlcoides de los grana) 一 ytilacoides
{ranges y alargados, compertidos por dos grana. En éstos se distinguen tes
secore: dos cxtremos que aparemtan ser lacoides de los grana, y un seg-
‘mente intermedio que comesponde al ilscoide dela estroma,

Fig 92. Microglia ko
ti de loops. Se ala
En come Inga que
ets ls ran los ll
es dela sa tego
a). Conesa de M. Cry

199. 190 = mo OA CH U1 AR Y MOLECULAR

Fig 93. Micra chti.
min 941 0000009 qe
mes des gra os te
dc de soma ue lo
‘orci Las ech ln
hn caido 001 compare
{0 membros de lo pant,
decir o sucio inci
Bid nba. (Coes de Ne
AS

La pared delos lcoides — amada membrana tilcolde— es una bicapa
Pidica poblada de protzínas y de otras moléculas, casi todas involucradas en ag
as dela fotosíntesis. Psa pared separa el compartimiento de ls
tilcoides 一 ss dci, el espacio tlacolde— de la estroma. Algunes evideasig
parecen indica que, directa o indirectamente, las luce de todos los tilacoides ee
in interconectados, de modo que existiría un sol espacio tilcoid (fig. 94),
Por lo ant, el loroplato tendría tres compartimientos | intrmembranogo
entre a membrana externa y a membrana intern), a estroma ente la mem:
a interna y la membrana tacode) y el espacio tHaeoide. Sc verá que dede el
Punto de vista funcional el espacio tlacoide equivale ala matriz mitocondeia

FOTOSINTESIS.
en energía química

La fotosíntesis es una de las funciones biológicas fundamentales de
eldl vegetales, Por medio de la clorofila contenida en os cloroplasis, lo
vegetales verdes son capaces de absorber la energía que la luz soler emite cor
mo fotones y transformarla en eaergfa química. Esta se acumula en Ls nio
nes químicas entre los átomos de las moléculas alimenticia que se for
on el concurso del CO, atmosférico, En el capítulo 8-15 se analizó I fo
rilación oxidativa que se cumple en le mitocondra, mediante la cual se
cesa la energía contenida en las sustncis alimenticias, La fotosíntesis es,
cierta medida, un proceso inverso, de modo que los cloropastos y las
condras poseen muchas semejanzas estructurales y Funcionales.

Fn la fotosíntesis In reacción principales:

100, 01,0 — lucir + (CHO, +0 (1)

que consiste en la combinación de CO, y
no con liberación de Os

para formar hidratos de ca

200. 의 cLonopLastos = 191

9-4 Fajen que sea eat

Fi
Meran ial dle icy Sr
Stila arado de actos

‘Sc ha caleulado que cada molécula de CO, de la atmósfera se incorpora a
un vegetal cada 200 ños, y que el O, del aire es renovado por ls plantas ca
da 2.000 años! Sin plantas no existiría O, en a arméósfraterste yla vida se
ria casi imposible,

"Es importante señalar que en I reacción (1) el HO es el dador de H, (e
y H°) y de On mientras que el CO, acta como acepiador de H,

Los idraos de carbono formados por la fotosintesis son sucáridos solu
bes que circulan por los dinos tejidos de la planta o se acumulan como
granos de almidón en los clomplasos (fg. 9-2) 0, més frecuentemente, en
Jos smiloplastos. Además, como corolario de diversas reacciones que involu-
‘ra la participación de diferente sitemas enzimáticos, el material surgido.
¿dela fotosímesis puede convertirse — por Io general fuera de os plástidos
en un polisacárido estructural o en lípidos 0 protíras de la planta,

9-5. La clorofila es un pigmento capaz de ser excitado por la luz

La luz visible comesponde a una pequeña porción del espectro de rad
ción electromagnética toll y comprende las longitudes de onda de 400 a 700
sm. 1a energía contenida en sas longitudes es transmitida mediante Unida-

des denominadas fotones. Un fotón contiene un cuanto de energía. Esto se
expresa con la ecuación enunciada por Max Planck en el año 1900:
O
«E.

donde hes a constante de Planck (1,585 x 10% calseg), es a velocidad de
Ja luz (3 x 10% em) y esla longitud de onda dela radiación. De esta
ecuación se deduce que los fotones con longiudes de onda más cortas tienen
mayor energía

Los pigmentos como la clorofila están puticularmente adoptados para ser
excitados por la luz. As, ls fotones que absorbe I clorofila excitan a cer
(os electrones, que al desplazarse dela órbita de sus átomos adquieren un i
vel de energfa mayor, es decir, un clovado potencial de transferencia. Esta
energía puede disiparse en forma de cloro de radiación Jumínica (Home
cena), ser transferida de una molécula a 08 por resonancia, o conveni
cs cmergía química. En la fotosíntesis predominan los dos últimos procesos

9-6. La fotosintesis comprende reacciones fotoquímicas
y reacciones en la oscuridad.

La fotosíntesis comprende una serie compleja de reacciones algunas de
las cuales tienen lugar exclusivamente en presencia de luz y oras se produ:
cen en la oscuridad (aunque étas también pueden ocurrir en presencia de

201. 192 = mio) DGA CH ULAR Y MOLECULAR

ig 9.5. Esc aies
dela coat a (oben dl
ae coro i

en Gi

ne nem

luz). Se las Hama, respetivamente,reaciones lomínicas (o fotoquímica) y
reacciones en la oscuridad.

En las fases finales de la reucciones fotoquímicas se forma NADPH (a
partir de NADP*,e- y H') y ATP (a parir de ADP y fosfato) Ambos proces
sos remedan alos que ocurren normalmente cn las mitocondrias En la fotos
sintess la formación de ATP se conoce con el nombre de otofosorilación

Dee recontass que en la fosforilación oxidatva 一 en las mitocondrias — dl
Bajo de electrones viaja desde la NADH (o la FADH) Paca el O, y se genera H,O)
(cap. 8-17) Fnla fotosíntesis ocume el fenómeno opuesto, pue ls electrones Hu.
yen desde el H;O previamente disociada en Du H y e — hasa la NADPH

Las reacciones en la oscuridad completan el ciclo fotsinttio. En su
transcurso la energía contenida en los ATP y en las NADPH es aprovechada
por a célula vegetal pra elaborar diversas moléculas alimenticias con el CO,
tomado de la amósfera

9-7. Existen varias clases de clorofilas

Las reacciones fotoquímicas se producen cn la membrana tilcoide, cuya
bicapa lipídia contiene una serte de complejos proteicos trunsmembranosos,
algunos asociados a pigmentos. Estos son los encargados de capturar la cher
gía lumínica solar. Existen varios tipos, cada uno de elles ca
paz de absorber una gama particular de longitudes de onda del
espect lumínico,

Entre los pigmentos se destacan ls clorofila, moléculas a
métricas que contienen una cabeza hidroíica integrada por cu
tuo anillos pica unidos por un tomo de magnesio, y 40000
la roi (ob ligada a uno de los anillos (ig. 9-5).

‘Otros pigmentos presentes en la membrana tlacodo son
los carotenoids (xantöfilas y carotenos) (Mg. 9-5), que que)

Q

en nest am
Jo Bm da dumimge se prende mio os colores
Lese y fr de ati
해 risen dos cies loin éemide con
~. ay her clogs bn go CHO remplaa 2 un
Hon dei arco cont cle igre 9) Pa
el tra pare, ay varas caes de loot a, carters
De compares utes cn espcros de bore
Pd Juz y us funcione». Se destacan es: una muy abundant,
Ge cada de cpa la erga unica, y rs ds pc
~ — menos numerosas —, llamadas Pas y Pay (P por pigme
Se nm imita lang de onda us a ir
O te action).
く
+, 9-8. En la membrana de los tlacoides se encuentra!
N complejos. ras responsables de las
> esp en
Ea a

Kr Ast como ea membrana tema de las condi
DS caras anerriioras de leon que din aga 2 à

feist oxidativo. e a membrana 10000 de os 0
Bo ptos tabi hay cadenas de complejos moleculares

202. ゃ て

gu! son responsables de las raciones fotoquímicas. Cada una de las cade-
es cs integrada por los siguientes eslabones, los cuales serán mencionados
en cl orden en que se activan (ig 96)

Fotosistema 11. Es un complejo molecular que posee dos sectores clara
ente definidos, la antena, que da hacia In estroma y se encarga de caplurar
la lu, y el centro de reacción, queda hacia el espacio ülacoide. La antena
je ide comparada con un embudo y su pared se compone de agregados de
proteínas y pigmentos, especialmente de clorofils a clorofila b y carotenoi-
des. Por su pare. el conto de reacción contiene varias proteínas asociadas a
moléculas de clorofila de ipo Pas,

‘Complejo bf Este complejo contiene una proteína de 17 KDa asociado.
los ciocromos b yf, yuna prutefra con un centro Fe,

Fotosistema 1. Ks un complejo molecular que, como el fotoistem I, po
see una antena captadora de energía lumínica, integrada por proteins, clo-
rofl a, clorofila b y carotenoides, y un centro de reacción, compuesto por
proteins y moléculas de clorofila de tipo Py

NADP reductasa. Este complejo reduce à la NADP* tomada de a estro-
ros y la convierie en NADPH. Los H° necesarios para a reducción peiene-
cen ala stroma.

‘Como se observa en la figura 9-6, entre estos complejos se encuentran var
vias moléculas intermediavas: 1) la plastoquinona, entre el Toosistema ly
«e complejo bo (equiva a a ubiquinona de las mitocondrias); 2) una peque-
Fa proteína llamada plastocianina, entre el complejo b-ly el ftosistema ly
3) la ferredoxina, entre cl fotosistema Ty la NADP reductasa

9-9. La membrana de los tilacides posee ATP sintasa

En las inmediaciones de las cadenas responsables delas reacciones foto»
químicas se encuentra la ATP sintaa, la cual —como en la mitocondria—
posee una porción transmembranosa Fy, por la que pasan protones, y una por
ción F), que genera ATP a partir de ADP y fosfato (cap. 8-16). La porción F,
da paca lu estroma del clomplasto (ig. 9-6),

9-10. Los fotones excitan alas dlorofias delos fotosistemas Ily 1
Cuando un fotón excita a una molécula de clorofila, uno delos electrones
desta última es sacado de su órbita molecular para ser transferido a ora de
mayor energía
"nel caso dela corofilas situadas en

ten del orosistema I, Iaener-

이 cronomastos = 193

Fig. 316. Senn moe
Le la membro one
Ha nes gc mare Mojo
Geheimen 4 ave de we
‘dem e complejos mals
ae La enna frie ex
as porel toe I
produce a then dei
HO cml inti dlrs
de y fs some sn ma
milder à ln pasoquiaeas
(PO) Delian amp
Jobty logo aa plan.
PO) Ea on ation al
Tome 1, qe abeto
Woodos I eedoioa
(fy à la NADP resus,
que 16006 NADP à
Sor. scum de
00905 (D oe ene
nee cea un gene
Son respect a esto, de
nado slo He ln em
de RATE sia ro
pond: mode)

203. sa del electrón energizud cs transferida por resonancia a uno de Tos elects f
mes dela clorofila Pay, localizada, como vimos, en el 00000 de seación. El 0
inuevo electrón energzado abandona el ftosistema I y pasa al siguiente sic
ón de la cadena de reacciones fxoquímicas la plastoquinona. Mientras un.
to, mediante una reacción química no muy bien comprendida (en la que inter
vienen átomos de manganeso), dos moléculas de H,O situadas en el espacio
tilacoide son escindidas y generan 4 H*, 4 e y una molécula de 0] Cada ng
de estos electrones pasa al centro de reacción del forosstema I y reempliza
al salido de ls clorofila Pay transferido como vimos la lastoguinon.

‘A continuación, el e pasa de la plastoquinona al complejo bt, donde par

, Le de su energía es uilizada para transportar un IP hacia el espacio ota
en contr del gradiente electroquímico (este H se suma los generados poe
la escisión del H,O). Ele ‚con un potencial energético menor, pasa del com.
ple b- a la platociaina y de ésa al otosistema L Para explicar su des :

ro, veamos las reacciones que acontecen en cl fotsiseme 1.
Por ación de la uz ocurren procesos equivalentes los regidos en elf

vesistema I, on las siguientes paricalaridades 1) el” energia en el como F

‘de reacción corresponde ala clorofila Pau (no la Pa: 2) ete ces transferido Ñ

aa femedoxina (no ala paoquinona) y cs reemplazado por el let debajo

potencial enengótic proveniente dela plasocianinn no de la cscsión del 1,0).

Ele ranserid als ferrodoxina, que como acabamos de ve sha revit 9
lizado considerablement, deja a est molécula transportadora e ingrest cn la
[NADP reductasa, donde parte de su energía es uilizada para reducir una
NADP" a NADPIL en la cara de la membrana tilacoide que ds s In esroma,
Lin este proceso se utiliza un IF tomado de la estroma

El im paso de ls reacciones fotoquímicas coresponde a a formación
de ATP apartir de ADP y fosfato, e decir ala fotoosforlación. Esta tiene he
ar en la ATP sintaca, que pur su porción Fy permite el talado pasivo de log
Hi desde el espacio tlacoide hacía la estroma. Durante es pasaje la energía
protonicomotora comenida cn os H° es cedida ala porción Fi de la ATP int
Sa. Finalmento, la ATP sitas utiliza I energí para sintetizar ATP (Tig. 9-6)

Mediante ia fatnfosforiaciga ls vegetales vendes pueden produc una can
{dad de ATP 30 veces mayor que ln obtenida en sus milocondriss Por ara part,
las elas vegetales poseen muchos más cloroplastos que mitosoniris.

Se requieren $ fotones para liberar 2 moléculas de O, (más 80 y 1)
el HO. La energía de esos fotones, transferida los al alcanzar éstos la
[NADP reductasa genera 2 NADPH, mientas que el gradiente de H 一 co
secuencia también dela energía cedida por los clcctrones-— posibilita la ste
‘esis de 3 ATP,

「 개

9-11. Las reacciones en la oscuridad tienen lugar en la estroma
del cloroplasto

En las reacciones fotositéticas que nen lugar enla oscuridad, las mola
las de ATP y NADPH — producidas por ls retcciones fotoquimicas— propre
Giomun la energía necesaria para simeizar hidatos de carbono pate de CO, y
MO, Tal síntesis se produce en la estroma del cloroplato mediante una serio de
reacciones químicas agrupadas bajo el nombre de ceo de Calvin o ico Cy e
las que intervienen varias enzimas localizadas en In estroma.

204. ‘Convo puede observarse en la figura 9-7, a reacción inicial por la cual in.
resus ol COs y el H,O al ciclo de Calvin es canalizada por la enzima ibulo-
5 L-ditesfato carporilasa. Se trata de una enzima de gran tamaño (500
Da) que se calcula que representa aproximadamente la mitad de la pees
ms dela estroma

Por la cción de esa enzima, 6 sibulosas 1.5-diostato (son pentosts) se
combinan con 6 CO; y se producen 12 moléculas de 3-osfoglicerato.A con.
Finación, estas 12 risas son fosforiludas con fosfatos provistos por otros
vantos ATP lo cual genera 12 moléculas de 1.3-difosfogticerto. Cada una de
estes moléculas, de tres carbonos, pierde un fósforo y tien la capacidad de
Aceptar H° y'e de la NADPH, por lo que se eonvierte en 3-fosfogliceal-
do Dos de las 12 moléculas de 3-osfosliccraldchide abandonan cl ciclo
ゞ convierten en la materia prima a partir de la cual — mediante enzimas
específicas — se sintetizan los monosacáridos, los ácidos grasos y los ami-
edcidos que forman las moléculas estructurales y alimenticias dela 06181.

al. Por su part, ls restantes 10 moléculas de -Tosfogliceraldehido son
educa a 6 moléculas de ibulosa 1.-difosfao, Estas son fosfrildas (con
{stats aportados por otros tantos ATP) a 6 ribulosas 1,S-¿ifstao, con las
cals se inicia mientras haya CO,— otra vuelta del ciclo de Calvin,

9-12. La fotosintesis genera agua, oxigeno y hexosas
balance químico dela fotosíntesis es:

600 + 12H.0——C,H¿0,+60,+6110,

que epresenta una acumulación de 686,000 calorías por mol. Esta energía es
proporcionada por 12 molécules de NADPH y 18 de ATP, que contienen
750.000 calorías. As, la eficiencia alcanzada por el ciclo ftosimétic llega

제 oo
toon
や RE
2 (개 빼 |

>. CLOROPLASTOS = 195

ie ft en que e
to de cabo,

205. 196 = mioLocia CELULAR Y MOLECULAR

ig. 98. Nacimiento y dea
rrollo de os pios cn pe

mee
©

Como hemos vist, los txones absorbidos por la clorofila y otros pigmentos
‘Primero son convenidos en energía química bajo la forma de ATP y NADPH,
Durant esta fase fotoquímica el HO pierde su O, el cual e hera hacia la ate
mósfera como un producto secundario. La reducción del CO, se produce cn Ja
oscuridad (no necesariamente), sempre que haya ATP y NADPH. Los produce
{os de cata fase son hexocas, partir de ls cuales, en otros lugar de la oda,
‘se generan diversas clases de hidratos de carbono lípidos y proteínas,

9-13. En las plantas tropicales tiene lugar un cielo Cy

Ll ciclo de Calvin se produce en los vegetales superiores, pero en algunas
céllas de plants tropicales existe un ciclo cuyo producto n es el 3-osfogl-
1000 sino una molécula de 4 carbonos, el oxelacetaro, Una delas primeras
reacciones de este ciclo consiste en 14 unión del CO, con una molécula do tes
carbons, el fosfoenolpirovato, La encima actuante es la fosfocnolpiavato
carboxilasay el producto es el citado oxalactato. Este se convient en mala
to, que se dirige als células de la planta que cuentan con cclo de Calvin, En
las el male pierde un CO, —que ingresa en el ciclo de Calvin y se trans
forma en piuvato.Fste compuesto de tres carbonos retoma las primeras 6.
Luis, donde se convient en fosfocnolpiruvao y de incio un nuevo cielo Gy,

BIOGENESIS DE LOS CLOROPLASTOS
9-14, Los plästidos se desarrollan a partir de proplástidos

Los pléstids se desamolla a prt de estructuras precursoras amadas pro
plástidos, que se encuentran en ke llas vegetales no diferenciadas, Segínel
ipo celula, ls proplstidos se convierten cn leucoplastos —exentos de pigs
mentos 0 en cromoplstos entre los cuales se encuentran los cloroplasios El
“desarollo de esos últimos se ilustra en I figura 9,
La primera estructura que aparece es el citado proplásido,
de forma discoida, con un Giame de alrededor de 1 ym y una
pared integrada por dos membranas. En presencia de 14,
‘membrana intern del proplátido crece y emite vesículas - 해
eux de “recciôn de la estroma—, que luego se transforma en sais
pin aplanados, Estos son los futuros ilacoides que en algunas re
sioncs se apilan apetadumente hasta formar los grana, En el
<loroplaste maduro los tlacoides ya no se hallan concctados a
la membrana interna, peo los grana quedan unidos entre sí por
los tlacodes de la estroma.
Si se coloca una plata en un medio poco iluminado se po
¡duce un fenómeno denominado ctilación, en el cual las boas
pierden su color verde y las membranas de los ilacoides se de
organizan. agregado de éstas da lugar a los cuerpos
melares,cn los que las membranas adquieren una disposición e
forma de enrejado. En los bordes de eins cuerpos aparecen
heridas membranas de decoides jóvenes, que carecen de etNE
dud fotosmérica

El cloroplato, tas eta conversión delos tlcoides, c
su nombre porel de etioplasto Una vez que las plantas col

206. 1

ds son expuestas a a luz, los tlacoides reaparen y las membranas dl ma-
teil prolamelar son utilizadas para su organización

¡autónomo

9-15. El eloroplasto se comporta como un organoide se

Del mismo modo que las mitocondrias, os proplísdos y los cloroplaios se
multiplican por fisión binaria (cap. 8-23), proceso que exige el crecimiento de
proplésidos y cloroplatos preexistentes, los cuales deben duplicar su tamaño.
{Comes ohvio,este crecimiento, lo mismo que el exprimenado por los proplis-
{ios en vas de converse en coroplastos maduros, requiere que se sintsiicen
los componente proteicos normales del oyanoide Ea al its intervienen dos
sistemas genéticos, uno propio del clomoplasto y el nuclear

Los cloroplastos contienen ADN, ARN y los demás componenies que in
tervenen en la simtesis proteica, Sin embargo, la mayoría de sus proteínas
provienen del ctosol, de modo que son codiicadas por genes nucleares. Co
mo 2 ve, los cloroplstos son semisutónamos y dependen de la cooperación
de dos sistemas genéticos, uno propio y exclusivo del organcide y otro per
teneciente a toda la célula

Los cloroplasto poseen un ADN circular de alrededor de 45 um dela
20 y cerca de 135.000 pares de bases (se conoce la secuencia de la mayoría
de sus gens). Además contienen ribosomas pequeños, que representan hasta
un 50% de los ribosomas tolles de las células fotosinttlicas Se estima que
alrededor del 10% de ls proienas del cloroplast se sntetizan en el orgenoi
de y que las restantes —es decir la gran mayocía— son tomadas del cilsol

Una de las enzimas que participa cn In elaboración de sacíridos a partir
del CO, —la ribulose 1,5-difusfao carborilasa (ig, 9.7) representa cer
a del 50% de ls proteínas solubles totales que se encuentran en los cloro-
plastos, por lo que podría ser la proteína más abundante de la natural. bo-
see dos subunidades una de alto poso molecular (de alrededor de 400 kD) y
ot más poqueia (de unos 100 KDA)

La subunidad mayor cs codificada por genes del ADN cloroplásico,
ricats que la menor es codificada por genes nucleares (fig. 9-9). sta lt“
macs sintetizada en el citoso en ribosomas libres) bajo la forma de una mo-
lécula precursora, a cual ingress en I estroma del cloroplasto y als civa-
a sta aleanzar su tamaño deiitivo. La envoltura del eloroplasto posee re
‘explores que reconocen a los péptidos señal de ls proteínas que deben ser
incorporadas al organoide. En el caso de la subunidad menor de la sibulosa
1,5ifosfato earboxilasa, luego de ingresar en el cloroplato, su péptido se
als escindido por una proteasa presente enla envoltura del organuide y la
subaridad es liberada en la estroma.

La figura 9-9 resume un modelo que explica la sfntesis de ls dos subuni
dades de larbulosa 1, -difosfato carboxlasa en proporciones cquimolecule-
res, Fl modelo sugiere que la subunidad menor controla el itme sinteico de
la subunidad mayor, con la que luego se asia para formar I enzima activa.

9-16. El cloroplasto derivaría de una simbiosis
El clorplasto sería el resultado de una simbiosis ente un microorganismo.

autiruto (una bacteria) susceptible de capturar coon lumínica y una cal

Huésped heteróroa (cuarta). Aunque esta hipótcsssimbiórica 05 arc

의 CLORORLASTOS m 197

207. 198 由 moto CELA Y moncutAw

Fig. 99 Modo ropussto para a
Sos de x enna ribo 15
“tonto carbons (RDO,
(Deb High ÿ RL EU)

vimos que el clooplato posee en su ADN una cantidad de información
ca que io le permite codificarel 10% de sus proteins, además de Lo ARN te
bosómicos, mensajras y de ranstereneia utilizados en a síntesis de Gas
que enla mitocondri (cap. 8-28), la mayoría delos componemes de lor

to se elaboran bao la dependencia de genes nuclear.

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208. Peroxisomas 1 0

Destoxificación celular

10-1. Los peroxisomas contienen enzimas oxidativas
Los peruxisomas son organ ides que se encuentran en odas las células; su
{ones ovoide y estén limitados por una sola membrana (fes 7: y 10-1). Po-
seen un diámetro medio de 06 um, y su número varía entre 70 y 100 por él
la, snque en las células hepias y reales suelen ser mucho más numerosos.

Los perosisomas contienen catalasa y enzimas oxidativas, Cumplen va-
Fads funciones metabólicas y su nombre se debe a que son capaces de for.
ar y descomponer peróxido de hidrógeno (H,0.).En conjunto, ls encimas
“encontradas en ls peroxisoras son alrededor de 4.

Existen muchas eases de peroxisomus, los cuales se diferencian entre sí
por à enzima. el conjunto de enzimas presentes en su interior, Debe señalr-
se que cada tipo celular poses peroxisomas que contienen una enzima deter-
minoda o una variedad particular de enzimas

Fie as enzimas oxidativas más comunes detectados en los proxisomas se
encuenra la D-aminoéeido oxidasa, 1 urato ovidaa yla responsables dela
froxidación de os ácidos rusos (cap. 8-8). Los peroxisomas que conienen rato
‘oxidase exhiben un pequeño cupo cristalino compuesto por miles 05681.

Con excepción dela catlasa —que conviene al HO, en 11,0 y O;
estate enzimas oxida à su susratos, representados por amino
rings (adenina,guanina) rats, ácido rico, ácidos grasos, costa.

720
が ん
DL

Fig. 10-1. Micro eleva
sen ul epics colorada
‘monocoque par we
Jarl casa cn I porn
iy, Se era var mica
ti, sons. (Conesa de He À
kins y Yoho)

209. 200 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

A diferencia de lo que sucede en las mitocondrias — donde la ovidaciones
producen erergfa química (ATP) — en los peroxisomas ls oxidaciones genera
energa térmica. No obstante, a -oxidación de los ácido grasos conduco fina:
mente à a formación de ATP. ya que los grupos acetil quese producen en los
eroxisomus se ansflre a as mitocondrias ingresan eel ciclo de Krebs, Eg
necesario advertir que solamente una poqueña proporción de ls ácidos grasos
celulares es oxidada en los peroxisomas (en el capítulo 8-3 se señaló que esta
Función se cumple principalmente en ls mitosundis).

10-2. En los peroxisomas se genera HO que es neutralizado
; por la catalasa
La oxidación de sustratos en los peroxisomas tiene como consecuencia
formación de HO, una molécula sumamente tóxica para I cul, En la ee
ción anterior dijimos que ls enzima encargada de neutraliza al H,O; esla
catalasa quelo degrada mediante la siguiente reacción

mo 90 +0,

UA
nee
a a ro ec
ee ee ee
ee 바사 자
ee
a

muy rescivos, y una encima, ja superönido dismutasa, se encanga de limi se
"aros mediante La siguiente reacción: E
tn damn 4
20,420 2 10,0,
‘A su tuno, en os peroxisomas este 11,0; es convertido en LO y O, poe d
acción de la catalasa, Se sospecha que el anión superéxido remueve Jas 」

ulfhidrilos de hs proteins. Además produce alteraciones cn la bicaa ip
ica de las membranas celulares y mutaciones génicas, lo que podría ac

«el envejecimiento ongánico y facilita la aparición de cuadros cancorfgenos.

4
10-4. La catalasa utiliza al H,O, para neutralizar las sustancias dos
tóxicas de la célula los

Fi las células hepáticas y renales la catalase acta también como una
ima destoifiane. Par elo, ante a presencia de ciertos tóxicos, en lugar
¡convertir al H,0, cn 4,0 y Oh utiliza al H;O, para oxidarlos y neural}
toxicidad. La escción puede expresarse mediante la siguiente ecuación

cms

PO 2H04T
La sigla TH, simboliza a la sustancia tóxico, yla Ta la misma usn re d
después de su oxidación. Ejemplos de sustancias tóxica neuralizadas por say

te mecanismo son los fenoles, el formaldehído, el ácido fórmico y ele pe

210. 10. PEROXISOMAS = 201

오아
at 0
ee

prima ntercambindoras 17).
Por ute rons ques porn a mena oa mae O ®
del pronto provienen de 13000 hrs cn lios ingresan nd
no un vz que ha pleado (ap. 3). Son condi ec:
mente leonora pague pose, cere el exe Cubo un pido. 102 Rotación de
señal específico compuesto por tres aminoácidos (serina, lisina, leucina) 19% peroxisomas,
(Ep. ala) El po stale soni par un our prat
© que resido en Cta ul, 3 9 vez, erat con una ron 6
pee de la membrana de ogni
て canales de means de penis que perme cl pas dels
rns no han sid ena,
La mutación de gen que colic a nis de una protein penenesien
de» membrana de os protons aliens armee nl
Comporcin des ena wavs aa mc genera an curo lama
do rome de Zlweer acido po penis de peon
uso” Pe peter mueren ano el prime o de vida

Fin

LOS PEROXISOMAS EN LAS CELULAS VEGETALES

10-6. Los glioxisomas son peroxisomas vegetales relacionados
«on el metabolismo de los tiaclgliceroes

La germinación delas semillas suelo necesitar dela degradación de 111
dos acumulados en el endosperma (cap. 19-20). En ete proceso intervienen
los glioxisomas, que son peroxisomas relacionados 008 el metabolismo de
Jos triacilliceroes.
| Fl glioxisoma posee enzimas que transforman alos ácidos graos dela se-
1 rie en hidratos de carbono por 14 vía del ciclo del glloxilat, que es una
| versión diferente del ciclo de Krebs (fg. 10-3). La ecuación que se verfica

al cabo de sus rescciones es

2 cai Con

ciao 4240 0208,

Laden eo ll de ch rdc nue cl cco del loquo
eee CoA y lira dos mimi ore

Se) malt sims, Ss cs e ias aus, In ult dog
| say acto sins, menden también al il de Ket (tr 10,

| 〇

211. 202 = DIOLOGIA CELULAR Y MOLECUA AR |

Fig 103. Ciclo del photo en el
A oe hoe prose a mil se i I
none ide e sao

PC y |

E |
4 ve Fo |
emm boon |
= ee 」
j doom 때 |
== won |
ca as. 4
avon boon |

00 KP annee

Soon VE cr

Le ie

10-7. Ciertos peroxisomas vegetales intervienen en el proceso.
de fotorrespiración
Las células de las hojas vendes poseen un tipo de peroxisoma que median:
Le una oxide específica catalira la oxidación de una molécula de dos cachos
os, el liolato, Este se snttiza en el eloroplsto en los días secos de ol ie
ento, Ta oxidación del gliclato consume O. y produce H,O, y glioxilto.
Luego el FLO, es descompuesto pr la catlasa del perovisoma (en HO y Oy)
y —siempre en el peroxisoma cl glioilato se convierte en glcin, que se 1
metaboliza en la milocondria y genera COs 1
te proceso, en el que paticipan tres organoides —eleloroplast, I
(ocondria y el peronisemn 0 denomina otorrespiración, ya que para
sinesis y la oxidación del glicolao se necesa luz y O; y se libera CO,

BIBLIOGRAFIA à
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po ancho Pipl Rev 51816. re fe perme Cl Se 119989, 2

212. Comunicación intercelular y
transmisión intracelular
de señales

11-1. En los organismos plurielulares las células son interdependientes

En los organismos multicelulares complejo, tanto la supervivencia de las
cé como ls actividades que éstas realizan dependen de estímulos exter
nos provenientes de otras células.

La dependencia recíproca entro os distintos tipos celulares responde ala
necesidad de aduptar la actividad de cada uno a los sequermientos globales
del rganismo, que debe ser considerado como una unidad diseñado par fun-
cionar imegradamente y no como un suma de células individuales Así, en
un organismo multiceluar cada célula depende de otras y a a vez las inlu-
ye. Esas interrelaciones celulares so producen desde las primeras etapas del
“desarollo embrionario y persiste hust el in de La vida posnatal

De acuerdo con la clase de estímulo emitido y el tipo de célula que 10 re-
ie. ésta responde, ene otros, con ulguno delos siguientes cambios: 1) se
mariene viva o muere; 2) se diferencia; 3) se multiplica 4) degrada o sinte-
tiza sustancias; $) las secreta; 6) incorpora solutes o macromoléculas; 7) se
outs; $) se moviliza; 9) conduce estímulos eléctricos

11-2. Las células afectan las actividades de otras células
mediante sustancias inductoras
La zcción de etímular a la célla desde el exterior se lam inducción; es
izda por una sustancia inductora, conocida también como ligando.
La célula que produce el ligando se denomina célula inductora; la quelo

rancia inductora interactúa con lo célula inducida s través de un
receptor, que es una pote o un complejo proteico localizado en el citosol
Den in membrana plasmática de la célula blanco.

Si el ecepior se hall en el itso, la sustancia inductora debe sr peque-
fn 2 hidofóbica, pues para alcanzarlo debe sravesar la membrana plasmiti-
Sa de la célula blanco, En cambio, sel receptor es membranoso no interesa
El tamaño de la sustanci inductora ni que sea hidroföbic.

11-3. Existen distintas clases de inducciones, dependientes de las
distancias entre las células inductoras y las células inducidas.

Cuando la célula inductoray la 06110 blanco se hallan distantes entre sf,
la sustancia inductora, ras ser seretada por la primera, ingresa en la sangre

y através de ella alcanza ala célula inducida. Las inducciones de este tipo se

11

213. 204 = moi ta Ex AR Y MOLECULAR

‚®

， u qe

nerviosas. En ésas el terminal axéric de una nee
o ーー soma (lula induer) hall junto ls mea
a plasma deca newona o de una ella mus

Se llama autacrina (del griego autds, por sí mis
MO) y ocurre durante algunas respuestas inmunok
E gicas (fig. 11-1D).
En otros casos la sustancia inductor es seen

Fig. 11, Formas de nd
cic sega ph
‘nam, Ac Seren ed
‘ina Be Seteció parc
© Singen aria. D Se
da uc. E Porc.

La sustanciu liberada por el terminal axónico de la 14
a “à
« IC) Las pu parmi sacar TE

GEEK, Ilaman endocrinas (de griego dndon, dentro, y rt
ein, sepas) (ig. 11-18).

A esta categoria pertenecen también las secre
ciones meuroendocrinas, ya que la sustancia in
re que sale del terminal axónico de la neurona

Susana sangre se denominan Hormonas y son producidas
por las célula de la glándulas de secreción intra
ue integran el sistema endocrino.

tracelular paa alcanzara la cola blanco (ig 11-18)
Un 0030 especial de cercanía ent I cola ic
duetora y 10 cule inducida se da en las sinapsis

alar ode una célula secetoria (células inducidas)

ra la élu inducida aun cuando ésta se halle muy
lejos del cuerpo de In primera,

rite una clase de inducción en ls que la sus
tancia inductora es ecretad y recibida por la pm
pia célula, de modo que ésta se induce a sí misma.

) icación cas intamánca entre a neurona induco-

tora y no se secreta, Pr o tato, para quel sustancia inductor pueda.
trar en contacto con el receptor se necesita que la célula inductora set
Jade hasta cl lugar dela célula inducida (fig. 11-1F). Pst tipo de induce
se da, por ejemplo, durante algunes respuestas inmunológicas (cup, 2-5)
(Gig, 22-4), la fecundación (cap. 19-19) (figs. 19-22 y 19-23) y a reparaci
de hordas.

‘Como se ve, pese a las diferencias entre las distintas clases de induce
mes, toda acráan en forma similar una célula produce un intermediario q
mico que interactia con el receptor de ora célula, en la eval se desenca
una respuesta

El carter y la naturaleza dela respuesta dependen de la ¡deidad de
célula inducida. A veces una misma Sustancia inductora produce respues

214. 1. COMUNICACION INTERCELULAR Y TRANSMISION INTRACELULAR DN 1 205

fersntes por pate de dos o mis tipos de células blanco, Por ejemplo, en Las
és musculares esridas la adrenaina stimule 12 glucogensisis, mien-
tras que en ls células adipocasesimula la ipólisis Otas veces, distintas sus-
tancias inducoras produciós por céluas inductoras diferentes generan una
sola esse de respuesta por parte de uno y de varios tipos de eélulas blanco,

11-4. Las sustancias inductoras se unen a los receptores con
tuna gran especificidad

Una de ls propiedades más notables delas sustancias inductoras es su es
pecficidad. Así, cada sustancia inductor actía sólo sobre cirtas células,
que consiuyén su objetivo o blanco El caso más llamativo es el de las hor.
moras en las inducciones endocrinas, ya que luego de volcurs enla sangre
11680 a todos 105 tejidos del organismo pero accionan ónicamente sobre un
limitado número de célles,

La especificidad de las sustancias inductors se corresponde con la espe-
difcidad delos receptores, que son moléculas asociaciones moleculares

—generalmente glicoproteinas— alas que las sustancias inductras se unen
selectivamente cn vid de una mutua adaptación conformacional. Más an,
la sustancia inductor y el receptor integran un complejo que posse las si
vientos cartericas:

1) Adaptación inducida. De manera similar à la unión enzims-sustrat,
la fijación de la sustancia inductora al receptor requier una adaptación es.
iretural recíproca entre ambas moléculas (cap. 2-14). Se cree que se produ:
ee la adaptación conocida como encaje inducido, que sera mis probable que
U modelo rígido representado por una Have y u ceradura (ig. 2-33).

2) Saturabilidad. FI número de receptores eitente en cada célula es li
mado, de modo que sien un sistema de coordenadas se representa la cant-
da de sustancia inductors unida los receptores, se obtiene 一 cn función de
su cuacemtación-— una curva hipetbólica que delta la saurabilidad del sis-
tena (ig

3) Reversibilidad. La unión sustancia inductore-receptor es reversible, ya
que el complejo se discia tiempo después de su formación,

14).

11-5, La interacción sustancia inductora-receptor es la
primera de una cadena de reacciones.

La interacción entre la sustancia inductor y el receptor sel
primer slabón de una cadena de reacciones químicas que se
propaga ene interior de la célula inducids, cuya respuesta es el
último eslabón de a sere

La respuesta celular puede producirse segundos u horas
pués de la llegada de la sustancia induciora, En el primer
so tiene lugar al cabo de reacciones que ocurren exclusiva:
mente en cl citoplasma. En el segundo, cuando un producto
químico de In cudena de reacciones ingresa en el ndcleo e in.
dico la activación de un gen, Ello origina una serie de sucesos

—a ser estudindosen los capítulos 14,15 y 16 al cabo delos
‘cuales se elabora una proteína cuya presencia provoca la res-
puesta celular.

ig. 12 Indccóncllr a avé de ne
cio lo. Se ora el ccoo de
Sión de las Rome cerdo y tro
dio, del viano D y els eto

215. 206 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

En las próximas secciones se analizarán distintas vías de propagación de
señales, Como se ver, el número y tipo de reacciones de cada vía dependen
de a narualeza delas células inducidas, de sus receptores y de ls sustancia
emitidas por las células inductoas

Estas sustancias se clasifican en dos grupos, según imeractien con rex
ceptor localizados enel ctowol o cn la membrana plasmática de las clas
inducidas.

INDUCCIONES CELULARES MEDIADAS POR
RECEPTORES CITOSOLICOS
11-6. Las hormonas esteroideas se unen a receptores citsólicos
Las hormonas esteroideas ls hormonas tioldeas, ls vitamina D y el
ácido retinolc son sustancias inductoras que se unen con receptores de las
células inducidas, situados en el citosol Las tes primeras generan inducios
nes endocrinas, ya que habitalmente se vuclean en la sangre, En cambio,
ácido retinoico —una sustancia que interviene mayormente durante cl dsg
rrollo embrionario da lugar a inducciones paracrinas
Una ver enel coso), a sustancia inductors se une su receptor especie p
(0 y ambos forman un complejo que ingresa cn el núcleo, ll el complejo e
combine con a secuencia reguladora de un gen particular, el cual se activa
(caps, 13:63 14-7. Su transcripción conduce a la sntesis de uns protína cue à

ya presencia provoca la respuesta celular fig. 1-2). à
Los receptores citsólics son proteínas que poseen cuatro dominios (ig, à
11-3): D uno diseñado para mime a inductor; 2) omo flexible, que se dobla
como una bisagra; 3) otro que se une a la secuencia reguladora del gon, y 4 D
otro que activa al gen
Cuando la sustancia inductora se une al receptor, st udquicre una forma cy

característica que le permite ingresa en el núcico y unirse a la secuencia es ：
guladora del gen. Debe señalarse que en ausencia de la sustancia inductor,

. el recepior permanece en el ciosol unio ala chaperona hsp90 (cap.
la cual lo encorva. En cambio, cuendo la sustancia inductor se acopla ale po
‘ceptor, éste se libera de a chaperona y adquiere una configuración extendida
debido a que su dominio flexible se endereza Como consecuen:
tor puede ingresar en el ncleo y unirse a la secuencia reguladora del ge (
1-3) (cap. 124.

lrg 9

‘tsa hw curo dominos este en an eepor cn Obese la inten

‘i dl roces con a tapo bp yo se adres dine Neste

216. 기. COMUNICACION INTERCELULAR Y TRANSMISION INTRACELULAR DE SEÑALES = 207

22. ao
pee Lael»

GTP cn 040 al scar el
Cuando ef secretad por mucrófagos, por la células endoteliales de los Gi neto sor sale

vasos sanguneos o por algunos tipos de neuronas, el óxido mtrico (NO) se foci
comporte como una sustancia inductor,

En la célula inducida cl NO intezctda con una enzima ciosólica —más
específicamente con el grupo hem dela enzima guenilato cilasa—, cuya ac-
wiGn conviene al nucleótido guanosina wifosiaio (GTP) en guanosina
monofosfato cíclico (GMPe) (ig, 1-4), que es el desencedenante de la es
puesta celular. Debe señalarse que la acción del NO es muy breve, pues se
convierte en pitmto o en mtrto en menos de 10 segundos.

El NO secretado por Is célula endoteliales de os vasos sanguíneos
e como blanco alas células musculares lisa de los propios vasos (scereción
prracrina), quese relajan y producen vasodilatación. Er algunos casos el pro-
ceso se inicia antes, cuando 002 sustancia inductora 一 ja acetilcolina 一
‘emerge de ls terminales axónicos que inervan a as etiulas endoteiales ein
erat con receptors localizados en sus membranas plasmáticas (fig. 1-5).
Debido a clo ls células endoteliales producen óxido nico sintasa, una en
Zima que genera NO a parti del aminoácido arginina, Finalmente, el NO se-
edo po ls células endoteliales induce I relajación de las células muscu
1 lees lisas delos vss.
1 ‘Un ejemplo de inducción de eta clase corresponde ula diltación de los
: vasos sanguineos del pene durante la erección. La vasocilaación es inducida
É por el NO que secret las células endoteliales de los vasos penianos ae la
llegada de estímulos nerviosos especiales. Ouo ejemplo corresponde ula ni-
troglcerna, que es un fármaco que se emplea para tratarlas crisis de angi
na de pecho. A poco de su administración, ls vasos coronarios obstruidos
se dilatan por períodos reltivamente prolongados debido a que la nitrogli-
erina se conviene en NO en forma lent y gradual

Eee Dre

| ce

Fig. 15. Formación de Go als
や OO) ena cdhis endoetbaley
Yin tule

ㅁㄴ

217. INDUCCIONES CELULARES MEDIADAS POR RECEPTORES
LOCALIZADOS EN LA MEMBRANA PLASMÁTICA
11-8, En as induciones mediadas pr receptores membranosos
las etaks Muy porel interior dela célula a través
te distintas clases de moléculas
Las ataca inductors quese ven receptors los
brana plasmática ponen en marcha cn as colas inducidas una see de e
clones malle asa ques lega u la rspuesta cesar. Ess rectiong
an ga adits vn de conducción traslación y
ales, algunas de as cuales e analizarán en as próximas secciones,
La gain dela sustancia nductora- considerada el priner mens
deta vide sciala produce cambios cn el receptor que se transmite le
segunda molécula del sistema. À su ve, a acia sobr rca moe
del sc, y af oceivamene he aba al repuesta cellar A
vs de cas moléculas — llamadas comúnmente segundos mensajeros — Sn
de tamaño pequeño, por lo que difunden con rapide y son muy efectivas ps
va propagar la señales dent del ua. Debe spcfene que las prime
nou dd siens an localiza ca la membre plie, ca
ide Les permite desplazarse € ineractar con l receptor y ls meld
que ls suceden (ap 35)
ne ls molécula que imervienen en la mor delas és de señal
abonan las inte (cap. 2:12) ya que muchas de sus reacciones sn fal
foriacionos cumlizadas nor ee io de enzimn. Existen divn caes 8
qui, cda un pura ue stro específico, que pued sr ra quina
Un enzina diferen o una proteína 80 exc, Cuando se una de cu
unes, a menudo ee twia a un tercer, y a cesivame hast qu
26 legal limo san de lacra. Cab agregar qu cn algunos ca
Fostclaciónacuva al sustrato y en cvs I inactiva, local genera distin
clams d coment en el arcionamieno cell. Coma sa, las Go
sas son moléculas muy efundidas en Is process de transmisión de stale
‘te deepen funciones sobrslents dentro de laca
Fig, 11-6. Peospeor mentee Pese a las innumerables sustancias inductoras producidas por el organise
See ae eS y la re vided de pues gu gern, dns Jo SI
= vés de an número 11000 pequeño de vas de ansrsn de ses
Ello ex porque a mayoría dels vas 아더 y componen es
wvegradas simile als de he computador. Por al motivo, el end
de et tema presenta diles que —en un texto sucio oligen
À analizar slo a vio de señalo más importes y a mir 010 a
Bone menos pren

11-9. Existen distintas clases de receptores membranosos
‘que generan señales intracelulares

Los receptores dela membrana plasmática que dan origen a vías e
señales intracelulares se componen de una o más proteínas, Cada rep:
tor posee un dominio externo, un dominio ransmermbranoso y un de“
mino ctoólico, Cuando la sustancia inducora se une al primero, el
ceptor se activa y su dominio ciosólico experimenta uno de los se
guientes cambios:

ven
gos

218. 기. COMUNICACIÓN INTERCELULAR Y TRANSMISION INTRACELULAR DE SENALES = 209.

1) Adquiere actividad enzimdtica o activa a una encima independiente det
¡eceptor (is. 1-6 a 11-12

2) Activa a una protein localizada en la membrana plasmática, lameda
rte Gla cual activa a una envima (gs. 11-13, 11-16, 1-19 y 11-21),

RECEPTORES MEMBRANOSOS QUE ADQUIEREN
ACTIVIDAD ENZIMATICA O QUE ACTIVAN ENZIMAS.

Como se acaba de mencionar eisen receptores membranosos que al cr
inducidos adquieren actividad enzimática o ativan a una enzima indepen-
diente, La activided encimática que se rovel en los primeros puede ser de
aanilato ciclaa, de serina-tconina quinasa 0 de tiosina quinasa mientras
que la enzima que activan los segundos es siempre una tirosina quinasa.

11-10. Existen receptores membranosos que al ser inducidos

| adquieren actividad de guanilato iclasa
( ‘Cuando la presión atrial se clova, la células musculares de as auricles
; carciaeas secretan une hormona llamada péptido natriuréico auricular
6 (ANP), cuyos blancos son las células renales gue reahsorben Nat y las célu-
| las musculares lisas de los vasos serials, El ANP se acopla à un receptor

expecrco dela membrana plasmética de esas células, cuyo dominio ctosó-
lio adquiere actividad de guanilato ciclaa, ya que interactia con molécu-
las de guanosinatifosro (GTP) presentes en el 00401 y las conviete en
guanosina monofosfato cíclico (GMPe) (fig. 11-4).

Como muestra la figura 11-6, los GMPc activan a ls ensima quinasa G
(por GMPO), que x su vez Ioxionla a una proteína citoólic especia. Con
ll se pone en marcha una cadena de reacciones químicas cuoplasmátias,
hasta que se produce la respuesta celular, En nuestro ejemplo se tata de la
excreción de Ner por parte del fn y dela relajación del músculo liso vas-
eur, estados que llevan al disminución dela presión arterial

11-11. Existen receptores membranosos que al er inducidos
adquieren actividad de serina-treonina quinasa

Las sustancias inductoras que interactúan con los receptores que poseen ae-
tivdad de serinatreonina quinasa pertenecen a una famili de moléculas llar
rosas TOF-B (por transforming growth factor, coyos miembros —algunos
se aralzan en el cuptlo 21-16 regulan la prlieación y la diferenciación
ear

La figura 11-7 muestra que a llegada de la sustancia inductora a la mem-
"rana plasmática de la célula inducida reúne a las cutro subunidades proti-
«as que iegran el receptor, las cuales se hallan agrupadas de a dos y serían
Aiterentes ete st

A continuación, medi

I fosfatos tomados de moléculas de ATP, os do.

: Iinios citoslicos de dos de las cutro subunidades fosfrilar a serinas y
‘teoninas delos dominios ciosólios de ls otras dos subunidades, que se ae
{ivan y fosforln a serias específicas de la protínaciosólica Smad (por se
ven mothers against dpp, un gen de la Drosophila de los que hay site snálo-

os en los vertebrados).
Luego la Smad se une a otra proteína desu misma familia y ambas ingre

219. 210 = moLociA CELULAR Y MOLECULAR

le 117. Receptor membrane
‘je domino sd ost se.
eee qui.
pe ur com
rene dones ote a
Tas ees rede con spas
els dos ibis de Tos
Hana inc y forman Fe
Spor rm

D Ze

sam en el núcleo, donde se combinan con factores de transcripción que aa
‘ivan a genes cuyos productos inhiben el crecimiento celula, controlan
diferenciación o funcionan como sustancias inductoras durant el sur
llo embrionario temprano (caps. 14 y 21-16).

11-12, Existen receptores membranosos que al ser inducidos
adquieren actividad de trosina quinasa

Las sustancias inductoras que Ineraculan con los receptores que pose
Propiedades de tirosina quinasa pertenecen suns familia de moléculas
mads factores de crecimiento, Estos factores —cuyas funciones se anal
zan enel capítulo 18-28-— suelen ser seretados por células inductocas ct
canas a ls ctlulss inducidas (secreción paracrns).

Los factores de erccimicnto más conocidos son el EGE (por epidermal
growth factor) el FGF (fibroblast). el PDGF (plateled-derived). el H
(hepatocyte) el NGF (nerve), el VEGF (vascular endothelial) yla
lina, Esta tims estimula cl crecimiento de varios tipos celulares
ejemplo, los firoblasts.

‘Como muestran las figuras 11-8, 11-10 y 11-11, la llegada delas susan
cias inductoras rene a las dos subunidades que integran el receptor, he
ue posibilita la fosforilación de algunas tirosinas presentes en sus do
nis ctosólicos (los fosfatos son tomados de moléculas de ATP)

La fosforilación delas tirosinas activa al dominio ctosólico del 000
vor, lo cual origina tres tipos de vías de transmisión de señale: uno en
ue interviene la proteína Ras, oto en el que participa la enzima fool
Sa Ge y tro en el quelo hace la fosfatidilinositol 3-quinasa

Proteina Ras. La figura 11-8 muesta que la proteína Ras (por rat
come virus) cstf anclada en el lado ctosólico dela membrana plasm

on el dominio ctosólico del receptor a través de una proteina adoptado
y de la proteins GEF,
Filo es porque la Ras es miembro de

familia de GTPasas que ac

asociadas as proteínas reguladoras GEF y GAP (cap. 7:38) (fig. 11-9)-A
igual que sus análogas, cuando es infu por la GER,

Ras reemplaza

220. HI. COMUNICACION INTERCELULAR Y TRANSMISION INTRACELULAR DE SERALES = 211

GDP presente en su molécula por un GTP. En cam
bio, cuando es influida por la GAP, la Ras hidroliza
l GIP a GP y P Cabe agregar que el GIP activa
Gla Ras y el GDP la inactiva (igs. 11-8 y 1-9).

La Ras-GTP activa ala quinasa Raf (por Aero
sociated factor), a al Fosorl a I quinasa MEK
(por MAP Kinase/FRK kinase) y ésta a a quinasa
ERK (por euracelldar signal-regulated kinase)
(figs. 118 y 11-22), Finalmente, la ERK fostorlay
activa a otras quinasas ctosólicas o ingresa en el
oo y fosfóila a protefnas que activan u genes
sos products regulan cl crecimiento yla dieren-
ciación celular

Debe señalarse que las proteínas Ra MEK y
RK petenecen a una Familia de quinasas llamadas
MAP (por mitogen-aetivted protein kinases, las
‘cuales — con stats provenientes de moléculas de
ATP fosforiln a sernas y trconinas de un grupo
amplio de proteins.

Como se ve, la Ras-GTP desencadena una serie
de reacciones químicas cuyo último sustrato da lu-
gara la respuesta celular, Cuando ésta concluye,
‘ua fosfatasa específica remueve los fosfatos del re
expr y la GAP induce a la Ras a que hidrolice su
GIP a GD? yP.

Fosfolipasa C-y (PLC-y). Ln la célula existen
varias class de fosflipasas, una de las cuales es
la fosflipasa C-y PLC), Esta enzima esla que
se une a receptores con actividad de trosina qui-
naa (ig. 11-10),

Oi es It sfoipasa CP (PLC), que como se
verá en la sección 1-14 se activa por medio de re.
ceprores acoplados ats proteína G (fig. 11-19)

Debido a que las vías de señales que nacen de las
enzimas cionólcas PLC-r y PLC-# producen efes»
tos similares, se analizan conjuntamente en las sec-
ones 11-14, 11-17, 1-18 y 11-19 (ig. 1-22)

Fostatidlimositol 3-quinasa (PL 34K). En la ce-
lu existen varias clases de fosfatidilinesitol 3-qui-
asas, entre ellas una que se activa mediante recep-
tores con actividad de tirosina quinasa y otras que
lo hacen por medio de receptores acoplados a pro-
teinas G (figs, 11-11, 11-21 y 1122)

Debido a que sus efectos son similares —tienen
ue ver con la muerte ceular las vía de soles
que se originan a partir de estas enzimas se analizan
‘njuntamente en las secciones 11-14 y 11-20 y en
el capítulo 22-4

so

Mig. 18. Receptor membros cuyo dominio hosp
os acti de esi umn, El expr se compen 站
‘es ads micas ls ml e rei con aga e
{iva munie de a sna ti y omo un
‘oop Bodum. Obese qe po acess
‘apenas ees del puna GLI de ma point
ipo (PA) tg, nae GTP ste aa unes Ra
fats ina MER y ta autos FRK cal co
‘lay tva a us gas ellas. En tos cos la
(un E ingress nel nio y Eso à tes que
San ses caps atin pnl es a

221. 212 OLGA CH ULAR Y MOLECULAR

に コ 12 11-13. Básten receptores membranosos que al ser
inducidos activan a una enzima ajena a sus
ar moléculas
Existen receptores que cuando son inducidos activa
a una trosina quinaca independiente de sus molécula,
Ds Acr lozlieada en el ctosol fig. 1-12). Las sustancias inde
oras más conocidas que se acoplan a estos receptores

Sl homo del ecimiento a prolactin eta
paire (ap. 16-1) tas cates y lor sgl
e 개 ‘nos cuando se unen a los linfocitos B © T.
: Tavs seme qee cut ca oes so
Teg eier conne and ua dc ci no 0
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onde l Comino ela ción. Els nina mi mds a
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‘nal render and actors of tansrpon ls cols sn Toe
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4
LE

Mg. 1-10. Reseptrmembraoso cuyo dom

io cisco penes actividad de rs qu

aa. eceptr se compone de dos natos

lcs cuts ‚eine co lean de Fics asco se einen on aga e

ls dos nes de a unanca indio y Ja os bunden dea ya ind de

forman compis modo. Obese {eran un compi mime Observes 5

ep à le olga Cr AA] va

WHEN Ret, Retin eodopasmaie Ks. Fais (is y en.

222. 1H. COMUNICACIÓN INTHRCHLLLAR Y TRANSMISION INTRACELULAR DE SEÑALES wt 213

i. 1-12 Receptor ments
mie cowie aci à
roma quina idependiene
cop Observes ue tan.
‘pone de cn unidades 3:
paradas idénticas, las oles 나
Fee con a ep de ast
a res ycomponca ba com
Pie Homodnenca. En ots ex
‘iat e herria

fra alos dominios ius ticos del receptor y finalmente osfrlan as
proteins STAT

Una vz fasts, ls STAT se dimeriza ingresan en el neo (ig. T+
12) donde se combinan con prats especiales y forman complejos que ac
an a ver tps de genes Esos — sus producto — varían sog les susan
Gis inductors yla elaine. Pr ejemplo, la plain ace que aece
In de La glndala mamaria secrete che; en cam, os inductores regulan
€ ral embrionario a plieació de isos pos clas, ce

RECEPTORES MEMBRANOSOS ACOPLADOS A PROTEINAS 6

Como se dijo en la sección 1-9, existen receptores localizados en la
membrana plasmática que al ser inducids activan a proteins Ln ls pt
mas secciones se verá que las proteínas G activan a varias clases de enzi-
mass pair delas cuales nacen importantes vias de scales intracelulares.

11-14, Existen receptores membranosos que al ser inducidos activan a
proteínas G y, a través de ellas, a distintos tipos de enzimas.

Las receptores quese unen a las protínas G son proteínas integrales mal
tieso que cruzan siete vecs la bicapa lipdica de la membrana plasmática
(Gg. 1-13).

Las proteínas G (por GTP-binding protein) también pertenecen a la men
brana plasmic, pero son heterouimerieas yse hallan adosadas a a cara ct
soca de la membrana. Sus res subunidades se idenrifican con las teas griegas
8 yy. Como muestra a figura 1-13. es subunidades ey y se unen ala ne
ana por medio de sendos cidos grasos. En cambio la subunidad e une a
membrana por medio de la unidad y, con la que forma un complejo.

La subunidad se comporta como una GTPasa que posee un GDP o un
(GT o que laasemeja a proteína Ras (compéense las figuras 11-9 11-14).
‘Cuando la subunidad a posee un GDP, tanto ela como el complejo fy —es
cr, Ia proteína G completa— se inactvan. En cambio, la proteína G se ace
tiva cuando el GDP es reemplazado por un GTP (ig. 1-14).

La activación dela proeina G se produce cuando la sustencia inductora se

223. 214 = BloLootA CELULAR Y MOLECULAR.

ig. 1-13, Receptor membrana
cpl ana tina GAs En
‘pos. aia

lg ld. Activación de la
bunt e y Cl complejo
Br de a prota G por mer

“copla al receptor, pues éste se pone en contacto con la subunidad u y hse
que su GDP sea reemplazado por un GP fig. 11-13). Opuestamente, cu
o la sustancia inductora se desliga del receptor > la transmisión de la
«concluye, a proteína G se inactiva debido a que la GT Pasa dela subuni
hidroliza el GTP a GDP y P (fig. 1L-13A).

Existen varias clases de proteínas G, as cuales dan origen a distin vía
de señaes intracelulares después de interactuar con Las siguientes enzimas
1) Adenilatocicasa (AC), que a partir de adenosina tfosfato (ATP)
era adenosina monofosfao cíclico (AMPe) (is. 1-15, 11-16 y 11-22).

2) Fostolipasa C-B (PLC), que al igual que la PL cataliza la ses
el fosfatidilinsiol 4.3-diosfto (PIP, localizado enla monocapa
de a membrana plasmática (cap. 3-3 (ig. 2-16) y forma inositol 1,45
Jato UP, y dcdgdceror (DAG) (gs. 2-13, 11-10, 1-18, 1-19 ÿ 11-22)
3) Kosfatilinsitol 3 quinasa(P13-K), que le añade un fstao al PL, ya
convierte enfsfaidilinosic! 3,4 5-rfosfato (PIP, (gs. 1120, 11-21 y 112
Debe sale que el AMP, el IP, el DAG y el PIP, son catalogs
mo segundos mensajeros
Volviendo a las proteínas G, cuando el receptor
activa —y el GDP de la subunidad a es intercambi
por un GTP—, la subunidad e y el complejo By se
paran (Figs. 11-13B y 11-13). Luego la subunidad a

tasa, con la fosolipasa CB 0 con la fosftiilinosi
Jas cuales en algunos casos se activan y

3:quina

‘otros se inhiben (figs. 11-16, 11-19 y 1120)
En las próximas secciones se analizan las dis

で e A pieje Br
oN”

consecuencias de esas activaciones 0 inhibiciones,

224. 11, COMUNICACION INTERCELULAR Y TRANSMISION INIRACELULAR DE SEÑALES ab 215

뻐

4
| recam ee
Se =
때
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に ーー

11-15. La adenilato citasa genera AMP cíclico, que activa
a la quinasa A

El nucletido adenosina monofosfato cíclico (AMPe) debe su nombre a
ue te fosfalo compone un snilo al unirse simultáneamente con el C3 y el
; CS de laribosa, EIAMP se forma a partir de ATP mediante la adenilat ci
| asa, una enzima situada en la membrana plasmática que requiere Mg?" pa.
1 ra funcionar. La figura 11-15 muestra la resccióny ls fórmulas de as mol
1 ul involucradas. Debe agregarse que la adenilat ciclsa es activada por a
subunidad w de una proteína G específica, llamada proteína Gs (fg. 11-16)

1 A su vez, el aumento del AMPe en el citosol activa la quinasa À (por

\ APC), que en su estado inactivo es un terámero compuesto por dos sub
dads reguladoras y dos subunidades catalítica unidas entre s (ig. 1-17)
3 Para que la quinasa A se active deben conectarse dos AMPe con cada sub

; idad regulador, de modo que se le unen custro AMPe. La unión de los

225. 216 = moLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

“AMA separa aa bondades regladoras els clics ls cules
ativan es dect mmifestn sus popiadosencimáicas
‘Acomtnuacién, parte dels subundades clticas activadas anto A| 5
fosfatos tomados de molécula de ATP a serna y uconins de diversas pag
Ft 1:16. Resist emmeciordices que s activan y da lugar à rspucsas cela ca aa
nn mé mods. Simltincamene, es abocados clas npresn en cl al
‘cer nema ckoy genen equess claros tras, Más aane se ehe hy
need だ ls de amos pos de spurs.
ce 。 Debido a que el AMPO es un segundo mensajro muy poemas ca
Fm cen dos mecaniomosaleratves para regula gl Cohen ia El
の Emponante depende de la encima Fostodisterasa, que hidroliza luna
TEE ne cata Sen inne dl AE i
い vierte al AMPc en AMP, que es un nucleótido
e [7
mol cae a coli y la amino, 四
ben la cvidd de I fosodestesa y. pora

tanto, la caída del AMP. wi
Lil segundo mecanismo que regula laconcene | Ja
ración del AMPe es más lento que el anerk sal
ya que depende de la unión de una sustain ine fi
Auetora a su receptor y de una proteína G qu el
produce efectos contaros a los de la proteína sa
6. Se rata de la proteína Gi, cuya subunidad sal
las
AMP inactiva a a quinasa A 一 ws subi a
des catlticas y reguladora se reúnen— yl | di
respuesta celula se deiene. da]
FI AMPe es un segundo mensajero plurva | a
lente que provoca respuestas muy distintas on

sin la clase de célula en que actúa, I sustancia
que induce a esa última y el receptor que se
tiva. Ena tabla 1-1 se dan ejemplos de reses:
vas inmediatas medias por el AMPe cuardo
une a quinasas A que actu en el tool

Ta degradación del glucógeno y la det.
de su síntesis que se producen en as células mus
cures sradas en stusciones de est, so
ejemplos de respuestas inmediatas mediadas
las subunidados cutaliicas de la quinasa A.
proceso comienza en las gländulas su
que a consecuencia del esrés liberan ade
una sustancia inductor quese vuelca en la
y llega ala céluas musculares estridas, a cu
‘membranes plasmáticas se une. Se conoci con!
receptor membranoso llamado By
que activa a la proteína G,. Dado que ésta
la enima sdenlao ciclasa se genera AMPS
se activa la quinasa A, cuyas subunidades cal

226. 1, COMUNICACIÓN INTERCELULAR Y TRANSMISION EXIRACHA AR DK SERIALS = 217

«as sfr u dos enzimas ctosólicas: a glucógeno fosforiasa qhinasa y la
Bhdscno sitas (ig. 11-17)
| La glucógeno fosforilasa quinasa se activa y foslorila a otra enzima, la
gcdgene fosforlasa, que degrada al glucógeno mediante 1 liberación pro-
CNS de sus monémeras, representados por moléculas de glucosa I-fosta-
{o (estimulación dela glucogenstsis)
Jin cambio, la glucógeno sintasa se inhibe y deja de sintizar glucógeno.
pati de moléculas de glucosa (detención dela glucogenogénesis),
‘Como se ve, en las células musculares esradss la activación del receptor
M Beet leva la onsentación de isons Monto y de casa. Cabe
“| ag que psteriormeno estas ds hexosas se convienen en glucosa 6 siao
1 por ación de as enzimas fosfoplucomutasa y heroquinas, respectivamente
ㅣ Dido que para generar ATP el orgenismo consume glucosa 6-1051810.
| (caps. 8-6 8-7) (tig. 8.6, en stuaciones de estrés recurre a ella en grandes
1 cantidades afin de sostener le contrageiön muscular (cup. 5-33). Tal deman:

, dx hace que parte de la glucosa 6-fosato requerida por los músculos sea pro-
vista por el higado. Para elo, a través también del receptor B-adrenérgic,
L la adrenalina induce al hepatocito e producir glucosa 6 fosfato mediante las
mises reucciones delas células musculres etriadas. Luego, una enzima

Sats cu mona a RE. la pun Geha er a
sho fest en os, que ale loa pa ean
1 orcas on gon sta con lado pra A Ge 6 e rt
ed ens al en Faeroe
cls mua ls dl uo oy lr rom Ec ARAN
3 la acrenalina se acopla a un receptor diferente, lamado a-adrenérgico, que dau cales fonds
| emo col foci e mn a een mien
ds so geno tin escu qe nie o oca ee
adeniluto ciclasa— sino su complejo By. Más aún, este complejo no se une a U lee トメ
nenn in wun SRG menbrun placa, 를 가구:

4 一 a
| ㆍ = ER BE /

y

227. 218 BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

permite que el K se escape dela célula, Debido a elo la membrana plas |
cs se hiperpolariza y su excitabilidad disminuye, com la consiguiente relaja |
delas células musculares lisas mencionadas |
La figura 19-20 muestra un sector de la membrana plasmática del esper
matozoide en el que se ilustra oto ejemplo de respuesta inmedista medida
por una proteína G, que también funciona de manera ditint a la esperada |
Obsérvese que ag la subunidad c se une a adenilato ciclasay que ci cam

plejo Bylo hace con un canal de Car localizado en le membrana plasma |
(cap. 19-18)

Los dos últimos ejemplos añaden un nuevo dato sobre las funciones de ag
proteínas G, dado que en algunos caos sus complejos Br inteactóan conc |
rales iónicos.

A continuación se analizará la actuación de las subunidadescataltcas de
La quinasa A que eran en el núclco y generan respuestas tard fig. 11-17
En el nucleoplasma, mediante un fosfao tomado de un AIP, cada subonidad
etea fosforila s una serina de una proteína llamada CREB (por cAMP '
response element binding protein), que ss activa y se une à tra proteína mue
lea, denominada CBP (por CREM binding protein).

Luego el complejo CREB-CBP se une la secuencia reguladora de ak
gunos genes, más precisument u un segmento llamado CRE (por cAMP
response element), Dado que ello estimula la expresión de eos genes, pues
de decirse que la CREB y la CBP son factors de transcripción activadores
(cap. 147)

La secuencia CRE se halla en genes relacionados con la polifeación yl
¿iferenciación cellar. Además, se encuenta en el gen de le somatostatin,
‘una hormona producida por ls isots de Langerhans y la mucosa del boi | 7
estivo, que inhibe la aímesis de glucosa y la secreción de Eastrina

11-16. En la tos ferina y en el cólera se afecta el funcionamiento ña
de proteínas 6 i

La ts ferina es una enfermedad producida por la toxina del bacilo Borde:

sella pertussis, La toxina actúa en las células musculares lisas de los bron wm

guios, donde impide que el GTP se acople a Ia subunidad «de a proteína Gi

echo que conserva aa subunidad c unida al dimer By en forma permancie | na

Le. ll imposibiisa la acción inhibiora de la proteína C sobre la ante |p

iclasa por lo que los niveles de AMPe se mantienen altos yla quinasa Apes | pi

mansce activa. Como consecuencia, ls canales de K? meneionadesenlasee fel

«ión anterior se cieran y la exctabilidad del musculo iso bronquial au

ta, por lo que el músculo se contas cn forma sosenida y causa ls tos que | cu

caractctia ala enfermedad. 때
Y cólera es una enfermecad producida por la toxina del bacilo Vibrio ch

lorae, caracterizada por donas profusas, desequilibrios iónicos y des de

tación. Estos trastornos son causados por el aumento delos niveles de AN má

en las células dela mucosa intestinal Es que la toxin bloquea ala GT! ES

dela subunidad & de la proeina G, lo cual impide que el GTP se hidroice vi
GDP y P. Por consecuencia, amo ls prtcína Ge como la adenilato ica i

‘mantienen activas yla enzima produce AMPG en forma sostenida, Dado lo!
en las células del 60000 intestinal el AMPe se une a un canal de Cl del fos

228. 1, COMUNICACION INTERCELULAR Y TRANSMISION INTRACELULAR DE SEÑALES = 219

The 11-1. Ejemplos de respuesta eures mes

5 por el AMP ci

Susan dues CA cos
Aura Hera Degradación de glucógeno
es Menor aim de ten
Aeon Musculares sinds Degralaci degré
Ana Muscles casacas Mayor fecvensn cana
Alain 3 iiss Degraación de winiticoles
의“ Menor opin e minis

moras flo. Fall és | Mapor st de erin
‘mane (SU) Spore
‘roping (TSH Teas Secreción de bormon is
Amos Sopranos cera) Seren de conta

omen anita Reales Retención Je gun

| Paso Os Reno de Ca”

i res Neuen ate de ores

membrana plasmática, ese canal e abr y el on pasa a Ta luz 001 intestino en
forma masiva, La diera se debe a que el CI arar al Na" y 2 que ambos
‘ones provockn I slida de grandes cenidades de agua,

: 11-17. La fosfolipasa C- genera IP, y DAG a parti de PIP,

: En la membrana plasmática de diversos tipos de células Ia unión de algu

mas sustancias inductors con sus receptores activa Ja subunidad « de la

, proteína Ge, que debido a elo reemplaza su GDP por un GTP. A su ver, la

protcina Gy aetva a la fosfolipasa C-B (P1.C-B), una enzima que se halla en
+lciosol cerca de la membrana (ig. 1-19).

a Tn ejemplo de esta clase de inducciones corresponde a la adrenalina

e | cuando se une a un receptor disint de los nombrados hasta aquí, llamado.

aradrenérgieo.

. Enel capítulo 3-3 se dijo que uno delos fosfolípidos de a bicpa fiptdica

. delas membranas celulares es el fsfsddihnosiol (PD), En la membrana plas

© | mática se localizan la monocapa citosólica y, aunque es el más escaso, ie

a | ne un enorme significado funcional debido a que interviene en imporantes

a | vins de señales intracelulares. Para ello se fosfria en el 04 y en el CS del

© | inositol mediante a transferencia de fosfatos tomados de molécula de ATP,

© | to cual 10 conviene primero en fosfaidiinosivo! 4-fosíao (PIP) y luego en

| tosraidilinosto! 4.5 ifostao (PIP;) (igs. 2-16 y 11-18)

| Or

229. 220 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

"Volviendo aia fosfolipasa CP, una ver activada caalizalahidróiis del
PP, que como se dijo enla sección 11-14 se fracciona en dos moléculas ea
lativamente pequeñas, el inositol 1,4,5-tfostato (IP; y el diaclglicral
(DAS) (figs. 2-13, 11-18 y 11-19). Fn bs próximas secciones se verá que
ambas moléculas actúan como segundos mensajeros en vías de selles de
gran importancia para el Funcionamiento celular

Debe señalarse que esas vías cesan cuando intervienen dos fosfatasa cu
pecifcas que catalizan la remoción de dos de los rs fosatos del PIP, lo
eval lo conviete nuevamente en PL

En la sccción 11-12 se dijo que la célula posee varias cases de fosfolina

, sas. Ente las más comunes se hall la fosflipasa CT (PL.C-1), que a igual
que la PLC-B hidroliz el PIP, y lo fracciona en IP, y DAG (figs. 11-10 y
11-22). Debido a que ambas fosflipasas generan productos similares, sus
efectos se analizan conjuntamente en las próximas dos secciones

Corresponde agregar que a esos efectos deben sumarse los dela protein
Ras (cup 11-12), ya que ls vías de señales nacida en las dos fosolipaas pe
san porla proteína Raf (fig, 11-22)

Otras dos fosflipaas relaivamente comunes en diversas clases de 081
las son la fosfolipasa A (PLA) y la fosfolipasa D (PLD). Se ilusrn enla fr
aura 19-22, que muestra pare del espermatozoide y dela membrana pl

da del ovoci al comienzo dela fecundación. 왜
11-18. EP, abre los canales de Ca?" situados en la membrana del RE, 을 (이
y parte del Ca? citosólic se une a la calmodulina, ‘
que activa a la quinasa CaM a
Apenas el PIP, es rucciontdo en DAG € IP, por la PL 0 la PLC 加
AP, abandona la membrana plasmática y pasa al tool. Pronto se une aun | Ich

canal de Ca dependiente de ligando situado enla membrana del REL,cuya | (
apertura permite que parte dl Ca que se hall en es organoide se trastes

ra sn (cap. 720 (Eg. 11-10, 11-19, 1922 y 19-23) “
Normalmente e conenrcin Choice de Ca ex muy 316 (cn ca
107). más de mi ves neo concertación en el RL y ea a
execu Estímulos de isin nuez even el Ce cm d clool e
puede proceder d fur de lau o de depos cto smi, como a y
Fi AR Div RL REL y ls mitocondrias (ap, 726y 8-22). As en repuesta que regu
Seen ght un meet pid ce laconcentrción de Ce" en el tml, clon a
re za desd el exis: o desde I orgnoides mencionados ott lo «
desde el REL) debio a pets wende canales de Ca dos en | px
‘membrana plasmática o en la membrana de esos organvides. ona

을 ci
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u EE &
Sos qu
isla pe tes
m | 0000 的 a.

ou on ®

230. |

11. COMUNICACION INTERCELULAR Y TRANSMISION INTRACELULAR DE SEÑALES m 221

En los capítulos 3-14 y 7-26 se dijo que los canales iónicos se abren por
mesi de un ligando (se scaba de ver que el IP, lo e) por un cambio enel
potencial cléctrico de la membrana (fg. 3-20). Un ejemplo de ete último me-
ansma seda en las células musculares estradas en as cuales el Ca sale del
reícalo srcoplasmático través de un canal iónico dependiente de voltaje

Fa el coso, el Ca libre du lugar a una extensa variedad de respuestas
ccres. Por ejemplo, participa en el desarmado de los microtóbalos (cap.
5), interviene cn la uctivación dela ensima glucógeno fosforlasa quinasa
en las elulas musculares etrindas y en las células hepáticas (sección 11-15)
(Gg. 11-17), estimula la exocitosis de insulina en las células B delos ilo-
tes de Langerhans (fig. 7.20) y de neurotransmisores en algunos terminales
atónicos (fig. 7-21), creer,

21 Ca acta también como segundo mensajero en distnta vis de seña
les inracelulaos, para lo cual se liga a una proteína llamada calmodulina
(Gigs. 11-10 y 1-19).

parte media de esta proteína es alagada y cada uno de sus dos extremos,
que son globulares,posee dos lugares de unión para el Ca”. La calmodulina se
Ava sólos sele unen los cuatro Ca que es capaz de albergar.

Una vez formado, el complejo Ca'-calmodulina activa a la quinasa
‘CaN por Ca*-calmodulin) que luego de autfosforilrs fsforila a serinas
y tconinas de otras quinasas asics.

Ta quinasa CaM de origen a varias vías de señales intracelulares. Así, en
で atox tios celulares inicia una cadena particular de activaciones derivada
dela fosforilación de sucesivas quinaas, hasta que la última produce la res-
puesta celular. Oto ejemplo corresponde al cerebro, n algunas de cuyas neu-
ons la quinasu CaM- se mantiene activa aún después de In caída del Ca”
hosélco, de ahí que se estima que esa quinasa se relaciona con la memoria
y los procesos de aprendizae.

Enel capítulo 5-33 se vio que lacalmodulina dela cla muscular sirio
ds recibe el nombre de tropanina €. Además, 94 analió la intervención del
complejo Ca'*xrponina C durante a contracción muscular.

Por oro lado, el Ca?" se une ala quinasa で y hace posible la vía de sche“
les intracelulares descrita en la próxima sección (figs. 1-10 y 11-19).

Las señales intracelulares mediadas porel Ca concluyen cuando el ion
retorna al interior del REL o es extraído haci la mariz extracelule por me-
di de bombas de Ca (caps. 323 y 7-26).

Fig. 1149, Acción del sb
‘ad la prea i
ue ei toi C8
wich

231. 222 BIOLOGIA AR y MOLECULAR

Fig. 1120. Formación de PP, à

Phi Peroni ne |
teina Gy 0 la protcina Gi sobre la "pro. on “pr-0- or Ñ
a O AR |
ehe ore i
o ーーーーーー à à 4
に — y
Frodo boo foo
om Ge oad
’ CE 아메
1-19. DAS activa af quinse € |
Una vz que el IP, scat cn DAG Por aL o perks )
LC DAG perme nf mona dla ela membrana |
Inn como lo sae Py ig CIO y 1-19)
Silene, paro del Ca que era del REL por acide
se conbin con ns cima eo amada queue € ar Ce’) L |
Es, comp Ca quinsa Ce die ala membrana passin as
loca junto al DAG a fin de que éste active a la quinasa € (figs. 11-10, 11-15 |
Dee
Coma se ve, l Ca” slic libero po el Pace pose a iv
«ión de aginst C por medio el DAG, lo ue dems we 머 렬
DAG se rion ao sn por nn ご PP. io mb pr
tenia qe l primer ps al Seno!
u
y
a
8
a
Mae
trs f
Bei med OB) seb a

ean Sains PPK)

232. AL. COMUNICACION INTERCELULAR Y TRANSMISION INTRACELULAR DE SEÑALES m 223

Ei
SEE
13 $
cepa can
000
wena uns
ge
Pox
[一 oo

Apenas se activa. la quinase C fosoril a serna oa tenninus de proue Fg. 122. Agus ican
À = comics y clears, ls cales varían en os dios tipos de ils. Ses dls ia esti
"Una dls proteins cons sa glucógeno tsa que ent céulahe acacia |
psc fosa o sólo por aqua A sino tambi por la quina dera cid
Como se vio en la sección 11-15, el fosfato le impide ala glucógeno si Kim GPL, fl
siii glucógeno a pair de moléculas de glucosa ig, 11-178). Sid cate OT
Ota prtenactsGtica qe fosforila la uinasa Cs a Raf en cuyo eso
la vía de señales deriva en I ciación de genes que inducen el ercimieno
y la diferenciación celular (sección 11-12) (O. 11-22)
Osos dos ejemplos en ls dme ensima quinosa © fofri a proteínas
tds e dan durante 12 fecundación, en as tapas mosrads c as I
uss 19-2 y 19-23.
or su pare ls proteins nucleares que se fosforilan mediante la uinas C
son actores de tanscripción que ativan reprimen a un grupo de genes ro
lacionados con l proliferación celular. La importancia de a quinasa で en el
contol de a proieración ellas demostró a estudia l acción mat
en delos ésteres de forbl, os cues poseenexroctras similares el
DAG y al igual que die activan ale quinasa C. No sia, debio a que no
e degradan —y, por lo ato, no e intemmpe la cidad dela quina で
fromueven una proliferación celular sostenida, on a conigulene forma:
ción de amores.
Debe señalarse que en algunas neurons del cerebro la hinaw Co fos
for a proteínas del ctosol ni del nila sna à canale iónicos de la mem.
ana plasmática, lo cual los abre, con la comsiguen alteración de la ex
laid de la membrana
La quinaa Cinerrumpe suactividad cundo el DAG se hides. Uno de
los products de xa hidrólisis es cl ácido aruqidónco, que e un precuor
de diversos ecosanoies, entre los que se hallan as prostaglandinas.

233. 224 = BIOLOGIA CHAR Y MOLECULAR

11-20, La via de transmisión de señales que origina la enzima PI 346
se relaciona con la supervivencia celular

En la sección 1-12 se dijo que existen varias clases de fosfatidiline |
3-quinasas (PI 3-K), entre ella una que se ativa mediante receptors. |
‘actividad de trosinsquinasa y ras que lo hacen mediante receptores

plados a proteinas G (figs. H- 11-21 y 11-22). Debe agregarse que ls

ondas se activan a través dela subunidad e de la proteína Gy, o del

Plejo Br de la proteína Gr (has. 1120 y 11-21) |
Las PI 3-K se hallan en ecto y todas producen los mismos fetos M
añaden un sat al fosfatidilinositol 4S-ifstto (PIP, dela me
x plasmática y lo convienen en forfedtinostol345-ifsfato (PLP). As ah
PIP; no sólo cs fuente de IP, y DAG sino tambien de PIP,
Como must las gras 1-20 1-2, el PP, e toc a la monocapa
‘sie dela membrana plastic y e fostoriad en sio 3 del mio N
EE estado de hs vía de sees acides en as 71 3-K se complet en, |
captlo 22-4 debido que u inempción conduce ala muerte ulr 3
4
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234. Núcleo

12-1. El núclco es uno de los compartimientos esenciales
de la célula eucariota

La presencia del ndelco es la principal característica que distingue alas
cules cucarots. El ndcleo ocupa un 10% del volumen total de a célula y
en e hala confinado el ADN, excepto el de las mitocondrias. Lo deli
la carioteca 0 envoltura nuclear, compuesta por dos membranas concén
(as gue ve continóan con la membrana del RE (fi. 12-1).

La caioteca posee mumerosas perforaciones — Ilamsdas poros—. que co-
munican el inerior del núcleo con e itosol. Además se encuenta reforzada
por dos mallas de lamentos intermedios, una que se apoya sobre la superf
cie interna dela envoltura 一 lámina nuclear vista en el capitulo 5.3 一
‘va que lo hues sobre la superficie externa (fig. 12-1).

La el compartimiento nuclcar se localizan:

1) Cuarenta y ses cromosomas, cada uno Formado por wna sola meléew
la de ADN combinada con numerosas proteínas.

2) Varas clases de ARN (mensajero, bosómicos, de transferencia, pe
queños), que se sintetizan en el mücleo al ser transcriplos sus genes. Estos
ARN salen del núcio por los poros de la envoltura nuclear después de su
procesamiento (ap. 15).

3) Fl nucléolo donde se localizan los genes de los ARNr y los ARN re

Fly 12. Representación pic
de lo ceba. Ombre li
‘rin maker (onda or ami
‘lacus y a Cova m
Sle oop rn de

12

235. 4) Diversas proteínas, como as que regulan I sctividad de los genes,
‘que promueven el procesamiento de los ARN, las que se combinan con
ARN enel micéolo las ADN polimerasas, las ARN polimerasas, ec. Es
proteínas son fabricadas en el ciosol e ingresan en ei núcleo por los poros
la envoltura nuclear

5) Los elementos mencionados se hallan dispersos enla mateiz nuclear
‘nucleoplasma, cuya composición es escasamente conoci.

ENVOLTURA NUCLEAR

Hem dicho que la envoltura nuclear o carioteca esti compuesta
‘dos membranas coneéniricas. Estas se unn a mivel delos poros, os cuales
hallan distribuidos más © menos regularmente por toda la envoltura (fa
RA, 12-2 y 235).

Li espacio ente le membrant externa yla membrana interna — es
perinuclear— se comunica con la cavidad del RE. La membrana exter
«continúa con la membrana del RE y es común que aparezca tachonda de
bosomas (ig. 12:2). Las proteínas que se sintetizan en estos ribosomas

HT

ig, 122. Mr electónica
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A. 00090. Pare dela
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(Conese de Ana)

236. 1 wueno 227

Fig, 123, Esque del cu
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presa sein dal esop
do acaso sabes pure.

Aueuo
incorporan alas membranas de l envoltura o se vuelcan en el espacio per
nuclear

Le envoltura nuclear es sostenida por a mina nuclear (cap. 5-3), que es
un delgado emvammado de laminofilumentos adherido ala membrana nuclear
interna, excepto nivel de los poros (figs. 12-1, 12-3 y 12-8) En el capítulo
5-3 se mencionó que los laminofilamentos se componen de tres clases de
monémerus, las laminas A,B y €:

La lámina nuclear se encuenta anclada & la membrana nuclear interna por
metio de lus laminas B, las cuales contienen 一 en su extremo carboxilo 一 un
ácido grso inserado cn la bicap ipídica de dicha membrana (cap. 3-4) (fig
3-10). ste anclaje de la lámina nuclear, si bien es importante, no es sul
«ciente, de ahf que se encuentre reforzado por a unión de as tes laminas anto
proteínas integrales dela membrana nuclear interna como a proteins e los
pocos nucleares

Durante la interfase la iamina nuclear determina a forma de la carte»
ca —que por lo general es esférca— y le otorga resistencia mecánica
Además, la Kemina pose sitios de unión específicos para que los cromoso-
mus se sujcten cil, y provee una especie de soporte que posibilia el orde-
namiento y la distribución espacial de la mayoría de los componentes
nucleares sección 12-14).

En el capitulo 18-18 se verá que la lámina nuclear se desarma al comien-
20 de la mitosis como consecuencia de I fosforilación de as laminas, y que
reaparece cuando concluye la mitosis, al formarse los micos de ambas c lu
las hijas.

reso.

개 Peel oc
ps Bus

237. 228 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

erosoL

A

ig. 12. À Po de pte
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pm.

12-3. Los poros de la envoltura nuclear son estructuras complejas

Los 1.000 a 4000 poros que posee Ia envoltura nuclear son mucho más
‘que simples canales entre el nucleoplasmay el citoso. En ello existe un cons
junto de proteínas llamadas nucleoporinas, las cuales componen una csi
tua denominada complejo del poro que consta de 105 siguientes elements
(is. 123 y 12-4):

1) Ocho columnas proteicas que forman una pad cilindrica en tomo a

cual la membrana externa de la crioteca se contin con la membrana inte
a. En el lado ctosólico los extremos de las columnas proteicas componen un
“millo o boca externa del poro nuclear. En el lady interno ocurre algo similar

2) Proteínas de unclaje que amarran las columnas proteicas ala envol
ra nuclear. Cada pi se liga a una de las columnas, atraviesa la mem
a dela envoltura y su extremo sobresale en el espacio perinuclear.

3) Proteínas radiales que surgen de las columnas y se orientan hacia el
ento del poro, Dado que se acortan y se alargan, convierten al complejo de
poro en un diafragma.

4) Fibrlls proteicas que nacen de la bocas interna y externa del coms
plejo y se proyectan hacia el nucleoplasma y el coso, respectivamente
“Además, una fibra circular une entre sf los extremos distales de las Sibila
que parten de la boca interna. Más adelanto se ver que las ibis protect
intervienen en el pasaje de ls proteínas através el poro (fig. 12-6).

El complejo de poro mide alrededor de 30 nm de altura y 100 nm de dé
metro. Sin embargo, las proteins raiaes reducen su orificio, cuyo diene |
‘cris entre 9 y 25 nm. A través de 61 pasan iones y moléculas pequeñas
grandes en ambas direcciones,

“Generalmente, ls iones y las molécules pequeñas se transfiere en fe
pasiva, sin gasto de energía Fn cambio, la macromoléculas (proteínas y
Iéculas de ARN), anes de pasar fuerzan el acortamiento de as proteínas
¿ales por lo que el complejo del poro se compora como un diafiagmaa q
adapta sw abertura aas dimensiones de ls moléculas que deben atravesar

238. 12. Neereo = 229

a

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Las macromoléculas que ingresan en el núcico son las proefnasresendas Sel por,

enla sección 12-1 y unos ARN pequeños que retoman al compartimiento nu-
clear después de haberlo abandonado temporalmente (cap. 15-12). En cam-
bio, ls macromoléculas que salen del núcleo son proteas envejecidas o que
dejaran de funcionar —ya que deben dirigirse al citosol a fin de ser destnui-
ds por protezsomas y diversos tipos de ARN combinados con proteins.

Entrada de proteínas en el núcleo. A diferencia delas protínas destine.
dus alas mitocondrias y alos poroxisomas — que como se vio en los capiu-
los 8-28 y 10-5 se plegan después que ingresaron a esos organoides—, las
destinadas al núcleo ingresan estando plegados, ya que adquieren sus tim

taras erciarias y cuntermaris cn el cool, apenas terminan de sintetizarse
| | es
a entrada de las proteínas en el núcleo se realiza mediante un mecanis

mo devo que permite el ingreso sólo de las propia, las cuales poseen
un péptido señal específico que bre el camino para que puedan paar porel
complej dei por.
Los épis seal más estas se man NSL (por nuca signal lo
ion) (exp 4-D. Como muesta e Figura 2-5 no intentan ret
mente con el complejo dl poro sino mediante una protfra hetrodimeriea
eoominad importina, Debio qu existen distintos tipo de NSL para di
|] freies grupos de prosenas destinadas a acl, cd tipo de NST requiere
na imporina especial. Por ot pre, existen NSL que se unen a proteínas
sine ee las imporinas, entr as que se encuentran nas que se volverá
„| a mencionar más adelante, amadas transports
El psaj de una rot dede el cool al 00660 través del complejo
del poro se produce en varas cazas, Son las siguientes y se tan en la
gua 1254:
1) La proteinase une à Le imporna por medio del NSL y ambas mold

A

239. 230 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

las se colocan cerca del complejo del poro. Lo atraviesan previo agranda.
miento de su diafragma, cuyo diámetro puede alcanzarlos 25 nm.

2) El paraje requiere que la importina sea guiada por lss fibrils proteja i
cas externas e internas del complejo de poro, de la manera ilustrada en la fe i

ura 12.6.

3) Durant el pasaje se gasta un GTP, cuya hidrólisis está u cargo de una f
proteína llamada Ran (por Ras-relaed nuclear protein). Como se ve, tar i
ta de un transporte activo. N

proteínas reguladoras GEF y GAP. En los capítulos 7-38 y 11-12 se dijo que
/ cuando son influidas por la GEF, estas GTPasas intercambianel GDP inclis
do en sus moléculas por un GTP, mientras que cuando son intidas pora
GAP hidrolican el GTP a GDP y Pig. 11-9). La GEL y la GAP que seas.
cian ala Ran s localizan en el ncleo y en el etasoh respectivamente,
5) Como muestra la figura 12-SA, cuando el complejo importina prong
ingresa en el núcleo lo have también la Ran-GDP. à
6) F el ceo la GEE promueve el reemplazo del GDP de la Ran por
GT as lo cul la Ran-GTP se une al complejo imporina-proteina 1
7) Esa unión hace que le imporina se independice de la proteína, que J
queda reteida.en el núcleo. a
8) En cambio, la imporina y la Ran-GTP permanecen unidas atraviesan |
complejo del poro y retour al cios. |
9) En el coso! la GAP induce ala Ran a que hidolice el GTP a GDPyP sol
es aquí donde se gasta el GYP—, de lo que resulta una Ran-GDP y su se
paración de la impots.
10) Finalmente, la Rem-GDP y la importin libres pueden ser reutizadas | 二
para hacer ingresar nuevas proteínas en el núcio,

4) La Ran pertenece a la familia de GTPases que sean asociadas lay ㅣ
N

coso

po
pro
cre
124
Pig. 124. Liquem del complejo so
del poco ene que soil o te
ión de sin puc que 나 ad
propecia lac melon y 「

240. Cabe señalar que ciertas proteínas destinadas al núcloo 一 cn paticul los
reccptores delas hormonas esteroides —, después de sintcizarso permanc-
enon el citosol hasta I lingsda de esas hormonas (fig. 11-2). Como se vio

ue 1-6, os receptores son retenidos porque se les unen chapero-
ns de la familia hsp60 y adquieren formas que les impiden ingresar en el ús
‘leo, Cusndo llegan las hormonas esteroides, e seperan las chaperonas y
canin de forma los receptores, loque les permito atravesur los poros de la
«envoltura nuclear (ig. 13)

Salida de proteínas y de moléculas de ARN, Las proteínas que salen del
úácico dependen también dela Ran y de señales específica para poder tra
vesaz los poros de la envoltura nuclear. Los póptidos 5004 se denominan
[NES (por nuclear export signal) y son reconocidos por proteias equivalen-
ves à las importinas, lamadas exportinas. Además cxsten NES que son ro-
conocidos por tansporinas

pasaje de una proteína desd el ntcleo al ctosol através del complejo
del por se produce en varas tapas. Son las siguientes se ilustran en In
gun 1258:

1) La proteína se une à I exparina por medio del NES. Simultineamen-
Le. la GEF remueve el GDP de una Ran-GDP y lo reemplaza por un GTP, de
modo que se forma una Ran-GTP.

2) La Ran-GIP se une ala proteína por medio de la exporting

) Unidas entre sí a Ran-GTP, la protínay lacxportina se acercan al po-
ro nuclear y lo uruvicsan previo agrandamient de su diafragma, cuyo die
mero puede alcanzarlos 25 nm

4) A igual que la importia, durante el passe ls exporting es guiada por
las Sillas protcicas del complejo del poro.

5) Al cabo del pasaje, inducida por la GAP. la Ran.GTP hidroliza el GTP |
à GDP y P de lo que result una Raa-GDP.

©) Elio hace que la Ran-GDP se independico de I exporting, I cual, a su
vez, se independiza de In proteína,

7) La proteína queda retenida en el ctosl, En cambio, la Ran-GDP y la
esportina retornan al néclen separadamente,

3) Finalmente, la Ran-GDP y la exporina libres pueden ser reutilizadas
para wansferir nuevas proteinas haci el cilowol

Respecto delas moléculas de ARN, salen del núcico combinadas con pro
tripas, aunque están impedidas de hacerlo si ao iniciaron o completaron sus
rocesamienos (capítulo 15). Su pasaje a tavóx delos poros nucleares de-
perde de la Run y de transportnas que reconocen señales específicas en las
porcinos

CROMOSOMAS.

12-5, El material con el que están formados los cromosomas
esla cromatina

Cada cromosoma está con

ido por una larguísima molécula de ADN

asociada con diversas proteínas, Según el cromosoma, el ADN contiene en
中 5O y 250 millones de pres de bases. Las proteínas asociadas se clasifiean
에 dos grandes grupos: hs histonas y un conjunto heterogéneo de proteínas
100 histónicas.

12. uno = 231

241. 232 = MOLOGIA CHLULAR Y MOLECULAR

lees or cere

El complejo formado por el ADN, las histonas y la proteínas no hits
as se lama cromatina, Así, la cromutina es cl material con el que estén
«compuestos los cromosomas.

12-6. El cromosoma posee un centrómero, dos telómeros.
y numerosos origenes de replicación
En los cromosomas existen estructuras que son imprescindibles paa are
cación, es decir, para la duplicación que experimenta cl ADN y sus pre
as asociadas antes de la división celula. Son ls siguientes (fig. 127),

1) El centrómero o constricción primaria, que paicipa en el repart 下
as élus hijas de las dos copias cromosómicas quese gencran a consecuen
cia dela replicación del ADN (cap. 18-9).

2) Los telómmeros, que corresponden a los extremos de los cromosomas,

eye ADN se replica de un modo distinto al resto del ADN. En la próxima

sección y enel capítulo 17-9 se verá que el ADN telomérco contiene una se
cueneia de mucleidos especial, que se repite muchas veces, Además, debia
do a su ubicación est expuesto alos siguientes riesgos: puede fusionarse gon
el ADN de otros telómeros o puede ser degradado por una nucleasa, Normal:
mente esas contingencias no ocuren porque el ADN teloméric se dobla so
re sí mismo (adopta la forma de un lazo) y e protegido por un capuctón de
proteínas llamadas TRE (por telomeric repeat binding factor) (ig. 17-12),
3) Enel capitulo 174 se ver que la enorme longitud del ADN exige que
su replicación se inicie en muchos puntos la vez a fin de que su deración
ea relativamente breve. Estos puntos se denominan orígenes de replicación
y en ellos el ADN posee secuencias de nucleótidos especiales, MÁS aún, to.
{os 104 orígenes de replicación tienen en común secuencias conservadas de
alrededor de una docen de nuceótidos llamadas ARS (por autonomous re
lication sequence), de las que nos volveremos a ocupar en dicho capítulo

12-7. Los cromosomas poscen secuencias de ADN únicas
y secuencias de ADN repetidas

En las molécula de ADN se halla depositada la información genética de
la célula, y todas las células poscen conjuntos virtualmente idénticos de
léculas de ADN, La totalidad dela información genérica depositada en el
ADN lleva el nombre de genoma, Puedo devise que esa información rige
actividad del organismo desde cl primer instante del desarllo embrionario
hasta la muerte del icividuo, De ella también depende la inmunica ola pres
disposición de organismo a determinadas enfermedades

La capacidad o incapacidad funcional del ADA, es decir, su 00000 0
incompetencia para generar moléculas de ARN (proceso conocido con el
ombre de transcripción del ADN), se bus en 18 secuencia de sus mu
dos, Así en algunos sectores cl ADN exhibe socuencias de nucleótidos
se transcriben — llamadas genes— y en otros presenta secuencias ap
‘mente Prescindibles al menos ls uz dl conocimiento actual

Tiere conn en dación

cn mens sles

242. Uno de los mayores retos que enfrentan ls biólogos moleculares es desifar
tus funciones de las secuencias de ADN ajenas a los genes. Estudios recientes
sien que la mayoría de esas secuencias regulan la cxpresión genética, de
nodo cue 00000 sobre cieos genes determinando cómo, cuándo y com qué
duración deben expresarse

Más dela mitad del ADN se halla representado por secuencias de nucleó»
tidos no repetidas (copias Únicas) o que se repiten unas pocas veces. La
mayoría delos gens se localizan en est parte del ADN.

1 resto del ADN corresponde a secuencias de nucleótidos que se repiten
muchas veces, Existen dos clases de este ADN repetitivo: el dispuesto en
taras (en el cual el inicio de una repetición se alla inmediatamente después
del final dela otra) y el disperso (cuyas copias no sc encuentran agrupadas
sino dispersas en distintos puntos de los cromosomas)

ADN repetitivo dispuesto en tandas. A esta categoria pertenecen los
ADN satélite, los microsatéie y los miniséis,

[En los ADN satáltes cl largo de la secuencia repetida, el nómero de ve-
ss que se repite en cada tanda y el némero de tandas varían. EL ADN sul
te más destacado se localiza en los centrómeros, y por ello se encuentra en
todos los cromosomas (fig. 12-17) Incluye una secuencia xepetida de 171 pa-
yes de base ala que sele ha dado el nombre de secuencia alfoide que varía
moy poco en ls distintos cromosomas. Otros ADN suits se localizan en
«el bro largo del cromosoma Y y en la cromatina aledaña a los centrémeros
de los cromosomas 1, 3,9, 16 y 19 (más adelunte se indicará cl significado
dela numeración de los cromosomas).

Lo microsatáltes poseen secuencias de ADN repetidas mucho más cortas
que las delos ADN sales, igual que éstos esta cn todos ls cromosomas

Los minisatdites también cotienen socuencias de ADN corti. estaca
tegoria pertenece el ADN! repetiio de lostelómeros (sección 12-6 y cap.
179) (ig. 17-12) y el ADN hipervariable, llamado así porque es dis
cada individuo. El ADN hipervariable se locales principalmente e la pro-
ximidades de los cenrómeros y, debido a que su herencia responde a as le
yes mendelianas, le medicina forense recurre al cuando necesita realizar ey
tudio de paternidad o de identidad de personas.

ADN repetltivo disperso, Fxisten dos clases de ADN repetitivo disperso,
llsadas SINE y LINE (por hor y long tnterspread nuclear elements

Fl SINE más estudiado corresponde a 1 fumilia Alu, cuyas copias 一 ee
partidas en todos los cromosomas — constituyen el 13% del genoma huma-
ro. Cada copia tiene ceca de 300 muclótidos y un sitio que puede ser cota:
do por la enzima de restricción Alu Z (de alí el nombre de este ADN), Debi-
o a que las secuencias Alu poseen una extensa homología con a secuencia
del gen del ARNpe, se las asocia con este gen (cups 13-2, 13-11 y 14-19)

El LINE más común e conose con la sigla LA (por LINE-D,cuyas copas
ocupan alrededor del 21% del genoma humano. Su secuencia repetida es re
Inivamente larga y contiene dos genes, uno de los cuales codifica una prot
na de unión y el 000 una protína enzimática bifuncional, pues uctón como
‘endonuclease de restricción y como transcripta inversa (cap. 17-25).

Los ADN repetitivos dispersos Alu y LI volverán a ser mencionados en el
capítulo 17-25, dedicado alos ransposones.

를 |

12. nuetro = 233,

243. 234 = BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

Fig. 12-8 Ls cua prs de hi
tina que componen 01 00060 de

Bun.

12-8, Las células somáticas humanas poscen 46 cromosomas.

Las células somáticas humanas poscen 46 cromosomas — y por consi
guiente, 46 moléculas de ADN divididos. 22 pares de autosomas más y
par de cromosomas sexuales (fig. 12-15). En la majer os dos miembros del
par sexual son iguales, pero no en el varón. Así, con excepción del par sexta
en el varón, puede decirse que en cada célula existen dos juegos idénticos de
23 cromosomas, uno aportado por el espermatozoide y el. oro por el ov

o en el momento de la fecundación (cap. 19-19). Ello es lo que define a as
células somáticas como célula diploide y alos espermatozoides y los es
ios como células haploldes

Los ADN de los 46 cromosomas contienen en conjunto unos 3 x 10” pue
res de nucleótidos. Por lo tato, en promedio, una molécula de ADN de wn
cromosoma humano, si estuviera completamente extendida, medira unos 4
< de largo. Lógicamente, de allure extendidas, 46 moléculas de tamaña
longitud no podrían ser contenidas en e núcleo, no sólo por el espacio que
“demandarían sina por los envedos que acarraría, lo cual afectaría su funcio.
namiento e incluso su integridad,

La célula ha resuelto cl problema haciendo que a molcula de ADN ee
olle sobre sí misma, Antes de analizar el modo como lo hace, debe señala
se que el grado de enollamiemto varia según el momento del ciclo en que se
alla a célula: es mínimo durant la interfase (cuando le síntesis de ARN et
alta) y máximo cuando la célula se apresta a dividirse. As, los cromosomas
se muestran como estructuras altamente variables. En cl capítulo 18-6 se aya
lizar el papel del envolamiento del ADN durant la división celular

12-9. Existen cinco clases de histonas comprometidas en el
enrollamiento de la cromatina

Las histonas desempeñan un papel fundamental en el enrollamiento del
cromatina. Se trata de proteínas hésicas que poscen una alta proporción de 2
sina y arginina, es deci, de aminoácidos cargados posiivamente(cap.2-8)
Ello contribuye la urión de la histonas con las moléculas de ADN, cn 国
que predominan las cargas negativas,

Existen cinco clases de histonas, amadas 111. H2A, H2B, H3 y Hd. La
HI, de la cual existe seis subclases, contiene unos 220 aminoácidos, mien
tras que ls restantes poseen entre 103 y 135 aminoácidos cada una. Ls eu
ro imas levan el nombre de histonas ncleosómicas porque la molécula
de ADN se enrll en tomo de ellas para formas los nuclcosomas, que cons
tiuyen las unidades bésica del enrolamiento cromatíico, Fn cada nucleo

‘soma, las hstons nucleosómicas se asocian y forman una estructura cite
rica — el núclco del nucleosoma—, compuesta por dos H2A, dos HB, dos
WD y dos H (ig. 12-8).

- 8909
S 6009

244. Bee = 235

AM ocaso 본 ig. 123, A. Comin intact de
am. 1 Neos Honda des
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tes indo eg de is.
Tis mern conv skeen,
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ps dea ges tes conta
해 16 par de leidos
© 0 때 이

Debo agregarse que los extremos amino —o "colas"— de as histomas se
proyectan hacia fuera dl nueleosoma, lo cual podrá valorarse en el capítulo
14-12, dedicado al estudio de la reguleción de la actividad delos genes

E octámero de hitonas posee la forma de un cilindro bajo de 10 nm de
¡diámetro y se halla envuelto por un pequeño tramo de ADN que recore su
sircunferencia casi dos veces (fig. 12.98). Cada vuelta cquivale a 81 pares de
‘uclesidos, y en total el segmento de ADN asociado al nucleosoma contie-
e 146 pares de nucistidos

Como muestral figura 12-9A, as dos vueltas del ADN se jan al nécleo
del nucleosoma merced ala histona HI. El complejo formado por el nucieo-
soma ms la histone HI recibe el nombre de eromatosoma (ig. 12:9C) y el |
segmento de ADN que se Le asocia es de 166 pars de nucleótidos, vente más
que el segmento de ADN del nucleosoma,

Fm la cromatina existen dos proteínas accesorias —ambas ácidas — que

ade cale de cunas y un espeor
Elm

245. 236 = BIOLOGIA CHAR Y MOLECULAR:

Fig. 12-1 A.Cromaina de 50
mde dro. Def Thoms,
‘Tate yA Kie) EM
pra téc de na Rn
‘Emr de md
‘ero. (Conex e Rat
heey B.A Marko)

“siste als histonas para que se liguen entre sí. Se denominan proteína NI
y muclcoplasmina. La primera asocia la H3 con la Hé; la segunda, la RDA
‘con la HB,

Los mucleosomas se hallan separados por tramos de ADN espaciadores

able, que contienen entre 20 y 60 pares de nuclegtidos Comp,
muestran la figuras 1294, 12-10 y 12-128, I alternancia de los nucleos
mas con ls segmentos espaciadoes le d ala cromatina la apariencia de un
collar de cuentss. Puesto que comúnmente un gen contiene unos 10.000 pa.
os de nucleótidos, pose alrededor de 30 nueleosomas separados por or
tantos ADN espaciadores

Lil tratamiento de lu cromatina con enzimas que digieren el ADN (nucia-
sus) provoca cortes sólo en los ADN espaciadores, Sil tratamiento es mode,
ado, se independizan los cromatosomas, los cuales permanecen Íncems,
anto sus hstonas como cl ADN asociado a ells (fig. 12.9C), Pero cuando ly
digestión enzimática e intensa se obtienen nucleosomas (fig. 12.98)

Para que pueda ser contenida en el pequeño espacio que el núcico
trece, a cromatina de cada cromosoma debe experimentar nuevos y suce
sivos grados de entollamicnto, cada vez mayores, Fstos nuevos corolla
mientos son inducidos por un complejo de proteínas aucleares Mamadas
condensinas.

En primer Enmino os romatosomas se enrollan sobre sí mismos y dan |

lugar a una estructura helicoidal amada solenoide, de 30 nm de diómer
(figs. 12-11 y 12-12C). Como muestral figura 12-11, ete enrollamient de
pende de las histonus HI —dado que se unen entre 9 y cada vue
Jenoide contiene seis nucleosomas.

Debe señalar que a intervalos más o menos regulares cl cnrolamiento

er

246. a ㆍ o 5

des iras de 30 nm se irrumpe, de modo que se observan —ente sec-
tores de 30 mm 一 tramos de cromatina más delgada, En ellos el ADN se en-
‘venta asociado a proteínas no Histéicas, en su mayoría reguladores de la
Actividad génica (cup. 14).

La cromatina se compacta todavía más. Ast la fibra de 30 nm forma lazos
de varada longitud los cuales nacen de un cordón proteico constiido por
proteínas no histónicas (figs. 12-120 y 12-13). Dado que el conjamto de cor-
dones proteicos compone une suerte de andamise, en los exwemos de cada
lazo el ADN asociado al cordón protcico lleva el nombre de SAR (por scuf
old associated regions). Los lazos se hallan firmemente unidos al cordón,
per se ignora cómo se sujetan a él las SAR.

Se considera que cada lazo constr una unidad de replicación del ADN
(sp. 17:3) y. probablemente, una unidad de ransripein, es decir, un gen
(cop. 14-12).

12-10. La cromatina puede ser eucromática o heterocromática

En algunos sectores la cromatina experimenta un rado de cnrollmiento
ain mayor, como se observa en la figura 12-12E, Durante a imterso, lucro.
matiza así condensada recibe el nombre de heterocromatina, y se reserva el
de cueromatina para la menos compacted (ig, 122).

Por lo general hay una relación directa entre el grado de enollamiento y

la actividad transripcional del ADN, ya que la cromatina menos compacta
dies la que posee el ADN transripcionalmente activo 一 cs decir, el ADN
ue origina moléculas de ARN— y la cromatina más condensin cs la que
contiene el ADN inactivo desde el punto de vista trascripcional, Sin embar-
£0, debo soñlarse que existen vastos sectores de ADN portenociontes a la
‘ucromatina que no se ranseriben, y que algunos pertenecientes la heero-
«cromatina sí lo hacen.
1 regiones eucrométicas experimentan ciclos de contrucción y exten-
sión. En el capitulo 14-12 se analizarán los mecanismos que regulan el en-
‘ollamiento de la cromatina y cl papel que desempeñan en el contol de la
Actividad génies

Fig. 1212 Sucesos grades