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PROGRAMA DE ACOMPAÑAMIENTO Y ACCESO EFECTIVO A LA EDUCACIÓN SUPERIOR (PACE)
ACOMPAÑAMIENTO EN EDUCACIÓN SUPERIOR (AES)
UNIVERSIDAD CATÓLICA SILVA HENRÍQUEZ (UCSH)
2018
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Presentación
El equipo de Acompañamiento en Educación Superior, 1AES, tiene como propósitos
acompañar y orientar los procesos de inserción universitaria, tanto en lo académico
como en lo psicoafectivo. En ese contexto, ponemos a tu disposición este material
de estudio.
El documento tiene la finalidad de apoyar tu aprendizaje y complementar las
cátedras de biología que estás recibiendo, todo siempre con el objetivo de
potenciar tus talentos y capacidades.
1 El material fue diseñado por la profesora de Biología y Ciencias Naturales, Magíster en Educación, Daniela Latorre,
Ayudante Académica del Programa PACE-UCSH.
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Matriz Extracelular
La mayoría de las células de los organismos pluricelulares se organizan en estructuras cooperativas
denominadas tejidos, por ejemplo el tejido nervioso, muscular, epitelial y conectivo de los vertebrados.
Los tejido no solo están compuestos de células con sus respectivos citoesqueletos, también poseen una
matriz extracelular que las mismas células secretan y que se deposita alrededor de ellas; esta matriz es la
que otorga resistencia a los tejidos de sostén como los huesos o la madera en las plantas. Además
mantiene unidas a las células, aunque estas también pueden adherirse directamente entre sí. Pero, ¿qué
es la Matriz extracelular? Básicamente es un material denso formado a menudo por fibras proteicas
embebidas en un gel de polisacáridos.
Matriz extracelular y tejido conectivo:
Primero debemos tener claro que los componentes de tejidos animales están organizados de muchas
maneras diferentes. En algunos tejidos, como el hueso, los tendones, la matriz extracelular es abundante
y muy importante desde el punto de vista mecánico; en otros tejidos, como el músculo o la epidermis, la
matriz extracelular es escasa y el citoesqueleto de las células soporta la carga mecánica.
Los tejidos conectivos de los animales están compuestos en gran medida por matriz extracelular: Es
importante mencionar que los tejidos conectivos son muy variados. Pueden ser duros y flexibles como es
el caso de los tendones o la dermis de la piel y en otros casos duros y densos como los huesos, algunos
son flexibles y capaces de absorber las tensiones como el cartílago, o blancos y transparentes como el gel
que ocupa el interior del globo ocular. En todos estos ejemplos, la matriz extracelular ocupa el mayor
porcentaje del volumen tisular y las células que producen la matriz se esparcen dentro de ella como pasas
de uva dentro de un budín. En todos estos tejidos, la resistencia a la tensión sea elevada o baja no depende
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de un polisacárido (celulosa), como es el caso de los vegetales, sino de una proteína fibrosa, llamada
colágeno. Los diversos tipos de tejidos deben conectivos deben sus características específicas al tipo de
colágeno que contienen, a su cantidad y, lo más importante, a las otras moléculas que se entremezclan
con el colágeno en proporciones variables. Estas comprenden la proteína elástica “elastina”, que como
su nombre lo indica, confiere la elasticidad a las paredes de los vasos sanguíneos cuando la sangre pasa
por ellos, así como muchos polisacáridos, que describiremos a continuación.
El colágeno aporta la resistencia a la tensión en los tejidos conectivos de los animales: El colágeno se
encuentra en todos los animales multicelulares y de variadas formas. Los colágenos son las proteínas
principales de los huesos los tendones y la piel y constituyen el 25% de la masa proteica presente en los
mamíferos, un porcentaje mayor que el de cualquier otro tipo de proteína.
Estructuralmente hablando, el colágeno es una triple hélice larga y rígida, en la que 3 cadenas
polipeptídicas de colágeno se entrelazan, formando una superhélice similar a una cuerda. A su vez, estas
moléculas se ensamblan y constituyen polímeros ordenados, denominados fibrillas de colágeno, que son
como cables delgados entre 10 a 300 nm de diámetro y muchos micrómetros de longitud; estas fibrillas
pueden empaquetarse unas con otras y formar fibras de colágeno más gruesas. Otras moléculas de
colágeno se ubican en la superficie de las fibrillas y las conectan entre sí y con otros componentes de la
matriz extracelular.
Los fibroblastos y osteoblastos, son células que sintetizan la matriz extracelular e sus respectivos tejidos.
Estas células secretan colágeno y otros componentes orgánicos de la matriz. Casi todas moléculas se
producen dentro de las células y luego son secretadas por exocitosis. Fuera de las células estas moléculas
se ensamblan en grandes cantidades, pero si el ensamblado se produjera en forma prematura, antes de
la secreción, la célula se obstruiría con sus propios productos. Existen unas enzimas conocidas como
precolágeno proteinasas que permiten el ensamblado sólo después de que las moléculas hayan llegado
al espacio extracelular.
Algunas personas tienen un defecto genético en una de estas proteinasas o el precolágeno, lo que
determina que las fibrillas de colágeno no se ensamblen en forma correcta. Como consecuencia de esto,
la piel y varios otros tejidos conectivos tienen menor resistencia a la tensión y una extraordinaria
capacidad de estiramiento.
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Las células en los tejidos deben ser capaces de sintetizar la matriz y también degradarla. Esta capacidad
es esencial para el crecimiento, la reparación y la renovación del tejido; también es importante en los
sitios en los que las células migratorias como los macrófagos deben traspasar el espesor del colágeno y
de otros polímeros de la matriz extracelular. Las proteasas de la matriz participan en el desarrollo de
muchas enfermedades, desde la artritis (en la que contribuyen a la degradación del cartílago en las
articulaciones comprometidas, hasta el cáncer, en el que ayudan a las células neoplásicas a invadir los
tejidos normales.
Las integrinas acoplan la matriz extracelular con el citoesqueleto intracelular: Si las células traccionan la
matriz y se desplazan sobre su superficie, deben ser capaces de adherirse a ella. Las células no se unen de
forma apropiada al colágeno desnudo. La fibronectina, otra proteína de la matriz extracelular, permite la
conexión: una parte de la molécula de fibronectina se une al colágeno mientras que otra parte se une a la
célula.
La célula se adhiere al sitio específico en la fibronectina a través de una proteína receptora, denominada
integrina, que atraviesa la membrana plasmática de la célula. El dominio extracelular (parte estructural
de la proteína) se une a la fibronectina mientras que el dominio intracelular se adhiere a los filamentos
de actina (otra proteína).
Debido a este anclaje, la molécula de integrina transmite la tensión desde la matriz hacia el citoesqueleto
más sólido y resistente. Las integrinas, además forman y rompen adherencias a medida que una célula
avanza lentamente a través de un tejido; la mantiene sujeta a la matriz a su extremo frontal y la libera en
la parte posterior.
Los geles de polisacáridos y proteínas llenan los espacios y resisten la compresión: Mientras que el
colágeno aporta la resistencia a la tensión soportando el estiramiento, un grupo completamente diferente
de macromoléculas presentes en la matriz extracelular de las células animales, cumple una función
complementaria que consiste en resistir la compresión y ocupar los espacios libres. Estas moléculas son
los proteoglucanos, que corresponden a proteínas extracelulares ligadas con una clase especial de
polisacáridos complejos con carga negativa denominados glucosaminoglucanos (GAG). Los
proteoglucanos tienen tamaños, formas y estructuras químicas muy variables. La característica típica es
que muchas cadenas de GAG están unidas con una sola proteína central, que a su vez puede fijarse, en un
extremo a otro GAG y constituir una macromolécula gigante similar a una escobilla para limpiar botellas.
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CITOPLASMA
El citoplasma está formado por el citosol y estructuras
subcelulares rodeadas por una membrana llamadas
organelos. El citosol es un gel acuoso concentrado de
moléculas grandes y pequeñas. Si se quitara la membrana
plasmática de una célula eucarionte y después se
eliminaran todos los orgánulos (orgánelos) rodeados de
membrana, como el núcleo, el RER, REL, el complejo de
Golgi, las mitocondrias, los cloroplastos, etc, quedarían el
citosol. En la mayor parte de las células el citosol es el
compartimento más grande. Contiene una innumerable
cantidad de moléculas grandes y pequeñas tan
estrechamente relacionadas que se comporta más como
un gel acuoso que como una solución líquida. Es el sitio de
muchas reacciones químicas que son fundamentales para
la existencia de la célula. Por ejemplo: en el citosol se producen los primeros pasos de la degradación de
las moléculas de nutrientes, y también es el lugar donde la célula realiza uno de sus procesos de síntesis
esenciales, como la fabricación de proteínas que se lleva a cabo en los Ribosomas.
Citoesqueleto:
Es el responsable de dirigir los movimientos celulares, en sí es una red compleja de filamentos proteicos
que se extiende por todo el citoplasma. Está formado por filamentos delgados de Actina, llamados
“Microfilamentos” que están presentes en todas las células eucariontes, pero que son especialmente
numerosos en las células musculares donde actúan como parte de la maquinaria que genera las fuerzas
contráctiles; presentan un diámetro de 7nm. Los filamentos más gruesos se denominan microtúbulos
porque tienen la forma de tubos huecos diminutos. Durante la división celular, se reorganizan, lo que
impulsa a los pares de cromosomas en direcciones opuestas y en sí a distribuirlos de forma equitativa
entre las células hijas. Están formados por un Dimero de tubulina, un Alfa monómero tubulina y un Beta
monómero tubulina, presentan un diámetro de 25nm. Con un grosos intermedio entre los
microfilamentos y los microtúbulos se encuentran los filamentos intermedios, que otorgan resistencia
mecánica a la célula (presentan un diámetro entre 8 -12 nm). Estos tres tipos de filamentos, junto con
otras proteínas unidas a ellos, forman un sistema de vigas, sogas y motores que guían sus movimientos.
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Dentro de las funciones del citoesqueleto, podemos destacar que gobiernan la organización interna de la
célula, así como sus características externas, es necesario para la célula vegetal como para la célula animal
que se incurva, se estira, nada o se desliza libremente. En ambas células sirve para separar todos sus
componentes internos en dos conjuntos para cada una de las células hijas durante la división celular,
además permite que las células puedan adoptar diferentes formas, interactuar mecánicamente con su
medio extracelular.
A diferencia de nuestro esqueleto, el citoesqueleto, es una estructura sumamente dinámica que se
reorganiza de manera continua a medida que la célula cambia de forma, se divide y responde a su
ambiente, es el responsable directo de los movimientos a gran escala, por ejemplo la contracción de las
células musculares y los cambios de forma celular que se producen durante el desarrollo embrionario. Si
no existiera el citoesqueleto, las heridas nunca cicatrizarían, los músculos serán inútiles y los
espermatozoides jamás alcanzarían al ovocito.
En resumen podemos enfatizar en:
Los filamentos intermedios son resistentes, se asemejan a cuerdas y confieren resistencia a las
células contra la tensión mecánica.
La envoltura nuclear o carioteca está sostenida por una red de filamentos intermedios.
El centrosoma es el principal centro organizador de microtúbulos en las células animales.
Los microtúbulos organizan el interior de la célula.
Los orgánulos (organelos) se desplazan a los largo de los microtúbulos.
Los cilios y los flagelos están formados por microtúbulos.
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Cilios y Flagelos están formados por microtúbulos estables movidos por la dineína.
Los cilios son estructuras piliformes de alrededor de 0, 25 um de diámetro, cubiertas de membrana
plasmática, que parten de la superficie de varios tipos de células eucariontes. Cada cilio contiene una
porción central formada por un haz de microtúbulos estables que crecen a partir de un cuerpo basal
localizado en el citoplasma; el cuerpo basal actúa como centro organizador del cilio.
Los cilios desplazan agua sobre la superficie de una célula o propulsan células aisladas a través de un
medio líquido. Por ejemplo algunos protozoos utilizan cilios para recoger partículas alimenticias y los otros
los emplean como medio de locomoción. En las células epiteliales humanas que tapizan la vía respiratoria,
una enorme cantidad de cilios barre capas de mucus que contienen partículas de polvo atrapadas y células
muertas.
Los flagelos son estructuralmente similares a los cilios, pero mucho más largos, su función es desplazar a
todas las células. Los flagelos propulsan a la célula mediante movimientos ondulatorios repetitivos.
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TABLA RESUMEN DE LOS PRINCIPALES ORGANELOS Y ESTRUCTURAS CELULARES
Estructura u
organelo
Función
Ribosomas Complejo supramolecular suya función es sintetizar proteínas
RER Organelo, que presenta ribosomas adosados a él, por esto se le atribuye
la función de sintetizar proteínas
REL Organelo, cuya función es sintetizar Lípidos
Aparato o
complejo de Golgi
Modificación, distribución y empaquetamiento de proteínas y lípidos sea
para secreción hacia otro organelo
Núcleo Organelo, Contiene el genoma principal, síntesis de ADN y ARN
Mitocondrias Organelo, su función Síntesis de ATP, en el proceso de respiración celular
Cloroplastos Organelo, Realizar el proceso de fotosíntesis
Lisosomas Organelo, Contiene enzimas digestivas cuya función es degradar
organelos y /o células defectuosas
Peroxisomas Organelo, Oxidación de moléculas tóxicas, por ejemplo convierte el
peróxido de hidrogeno en agua y oxígeno molecular.
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CUESTIONARIO
1. ¿Cuáles son los componentes estructurales de la matriz extracelular?
2. ¿Cuál es la función de la matriz extracelular?
3. Si una célula presenta una alta demanda energética, ¿Cuál es el organelo que debiese tener en
mayor proporción?
4. ¿Por qué, el RER, está ubicado al lado del núcleo?
5. ¿Por qué el complejo de Golgi, está ubicado entre los retículos y la membrana plasmática?
6. ¿Cuál es la función de los cilios y los flagelos?
7. ¿Cuáles son los componentes estructurales del citoesqueleto?
8. ¿Cuál es la función del citoesqueleto?
9. Una célula que necesita sintetizar una hormona lipídica, ¿Cuál es el organelo que debiese tener
más desarrollado?
Bibliografía:
Alberts. 2013. Introducción a la Biología Celular. Tercera edición. Editorial Médica Panamericana.