Cromatina

Organización de la Cromatina en el Hígado

En el hígado, el 70% del ADN corresponde a secuencias únicas, el 20% a secuencias moderadamente repetitivas y el 10% a secuencias redundantemente repetitivas. ¿Qué tipo de genes forman cada tipo de secuencias? ¿Cuáles serían eucromatina y cuáles heterocromatina?

• ADN de secuencias únicas: Se transcribe en los ARNm de proteínas específicas de cada tipo celular. Corresponde a eucromatina en células donde estos genes están activos, y a heterocromatina facultativa en células donde no se necesitan.
• ADN de secuencias moderadamente repetitivas: Algunas secuencias codifican ARNr, ARNt y ARNm de proteínas estructurales (histonas), correspondiendo a eucromatina. Otras no se transcriben y su función es desconocida; podrían ser heterocromatina facultativa.
• ADN de secuencias redundantemente repetitivas: Puede ser ADN satélite (centrómeros), ADN minisatélite o ADN microsatélite. Corresponde a heterocromatina constitutiva.

Diferencias entre la Fibra de Cromatina de 10 nm y 25 nm

¿En qué difieren la fibra de cromatina de 10 nm (nucleofilamento) y la de 25 nm? ¿Cómo se forma esta última? ¿Cuál de ambas es funcionalmente activa?

La fibra de 10 nm (nucleofilamento) se forma por la asociación del ADN con octámeros de histonas, formando nucleosomas. La fibra de 25 nm se forma por el plegamiento de la fibra de 10 nm, mediado por la histona H1, formando un solenoide. Ambas son funcionalmente activas, formando eucromatina desespiralizada.

Dibujo y explicación del nucleofilamento: %IMAGE%

Heterocromatina Constitutiva y Facultativa

¿Qué es y cómo se organiza la heterocromatina constitutiva? ¿Qué secuencias y proteínas especiales comprende? ¿Dónde se localiza en el cromosoma? ¿En qué difiere de la heterocromatina facultativa?

La heterocromatina constitutiva está siempre condensada, se replica tardíamente e incluye secuencias repetitivas no transcritas. Se localiza en centrómeros y telómeros. La heterocromatina facultativa puede estar condensada o no, y contiene ADN de secuencias únicas o moderadamente repetitivas.

Replicación de la Cromatina

Horquilla, Origen y Unidad de Replicación

Distinga entre horquilla de replicación (también denominada burbuja de replicación o replicón), origen de replicación y unidad de replicación.

• Horquilla de replicación: Se forma al abrirse las dos cadenas de ADN para su replicación.
• Origen de replicación: Punto donde se inicia la replicación.
• Unidad de replicación: Grupos de replicones que se replican simultáneamente.

Reparación del ADN

¿Qué es la reparación del ADN? ¿En qué momento puede realizarse? Ponga un ejemplo de cómo tiene lugar.

La reparación del ADN es un proceso que elimina cambios aleatorios en el ADN. Se realiza después de la replicación (y antes de la metilación en procariotas). Ejemplo: en la desaminación, la base alterada es detectada y eliminada por una DNA glucosidasa, reemplazada por la DNA polimerasa y empalmada por la DNA ligasa.

ADN Telomérico y Telomerasa

¿Qué papel desempeñan el ADN telomérico y la telomerasa en la replicación de la cromatina?

El ADN telomérico evita la pérdida de genes en los extremos de los cromosomas. La telomerasa alarga la secuencia telomérica para evitar su desaparición tras varias replicaciones.

Corrección de Errores de Copia en el ADN

¿Qué es la corrección de los errores de copia en el ADN? ¿Cuándo se realiza el proceso y cómo tiene lugar?

Se elimina nucleótidos mal apareados mediante una exonucleasa 3′-5′. En E. coli, se basa en la metilación de las bases A. En eucariotas, se sugiere que las cadenas recién formadas presentan muescas cerca de los fragmentos erróneos.

Replicación de Histonas

¿Cuándo se replican las histonas respecto al ADN? ¿Es su replicación semiconservativa? ¿Dónde ocurre?

Las histonas parecen seguir una distribución conservativa durante la replicación. Primero se asocian al ADN las histonas H3 y H4, luego las H2A y H2B, y por último la H1. Ocurre en el nucleoplasma.

Ribosomas

Comparación de Ribosomas Procariotas y Eucariotas

Compare los ribosomas de procariotas y de eucariotas.

Los ribosomas bacterianos (70S) tienen más rRNA (65%) que proteínas (35%). Los ribosomas eucariotas (80S) tienen más proteínas (60%) que rRNA (40%). Las subunidades y proteínas ribosómicas difieren entre procariotas y eucariotas.

Destino de las Proteínas Sintetizadas en el Citoplasma

¿Qué diferentes destinos pueden tener las proteínas sintetizadas en el citoplasma fundamental? ¿Qué determina el destino de cada una de ellas?

Las proteínas sintetizadas en ribosomas libres pueden ser proteínas solubles del hialoplasma, proteínas de membrana, proteínas del citoesqueleto, proteínas de orgánulos (mitocondrias, peroxisomas, plastidios) o proteínas nucleares. El destino se determina por péptidos señal.

Modificaciones Post-Traduccionales de las Proteínas

¿Qué modificaciones sufren las proteínas tras su síntesis? ¿Qué son las Hsp y cómo intervienen en algunos de estos procesos?

Las proteínas sufren modificaciones postraduccionales (glucosilación, unión covalente de coenzimas), plegamiento, reparación (Hsp), y degradación (proteasomas).

Las Hsp son proteínas de estrés que ayudan a plegar y reparar proteínas desnaturalizadas.

Proteasomas

¿Qué es un proteasoma? Describa su estructura y función. ¿De qué modo interviene la ubiquitina?

Un proteasoma es un complejo proteico que degrada proteínas ubiquitinadas. La ubiquitina marca las proteínas para su degradación.

Polisomas

¿Cuántas bases debería haber, como mínimo, en el RNA mensajero de un polisoma que sintetizara un polipéptido de 1200 aminoácidos? ¿Cuál sería su longitud? ¿Cuántos ribosomas incluiría? Razone la respuesta.

Se necesitan 3600 bases (1200 aa x 3 bases/aa). La longitud sería de 1200 nm (3600 bases / 3 bases/nm). Se podrían incluir aproximadamente 35 ribosomas (1200 nm / 34 nm/ribosoma).

Retículo Endoplasmático Liso (REL)

Configuraciones Especiales del REL

Describa algunas configuraciones especiales del REL o RER.

• Cisternas de REL en células musculares lisas para almacenar Ca²⁺.
• Cisternas perinucleares mixtas (REL y RER) en espermatocitos.
• Cisternas concéntricas o en espiral en células de Leydig o corteza suprarrenal.
• REL relacionado con la pared celular en células vegetales.

REL y Metabolismo del Calcio

¿Qué papel desempeña el retículo endoplasmático liso en relación con el calcio? Explique cómo se transmiten esas señales dentro de la célula y en qué procesos intervienen.

El REL regula el nivel de calcio intracelular. El IP₃ activa canales de Ca²⁺ en el REL, liberando Ca²⁺ al citosol, activando quinasas C y otros procesos como la contracción muscular.

Funciones del REL

Explique brevemente todas las funciones que conozca del retículo endoplasmático liso.

• Síntesis de lípidos (fosfolípidos, ceramida, colesterol).
• Síntesis de derivados lipídicos (hormonas esteroideas, quilomicrones, lipoproteínas, ácidos biliares).
• Destoxificación.
• Regulación del nivel de calcio.
• Glucogenólisis (posible).

REL y Metabolismo Lipídico

Explique el papel del retículo endoplasmático liso en el metabolismo lipídico.

El REL participa en la síntesis de fosfolípidos, ceramida, colesterol, hormonas esteroideas, quilomicrones, lipoproteínas y ácidos biliares.

Golgi

Oligosacáridos Unidos a O

¿Qué son los oligosacáridos unidos a O? ¿Dónde se unen a las proteínas? ¿Qué tipos pueden formarse?

Son oligosacáridos unidos a un grupo OH de serina, treonina o hidroxilisina. Se forman en el Golgi y son más heterogéneos que los unidos a N. Tipos: glucoproteínas de tipo mucina, colágeno, glucoproteínas de poros nucleares.

Estructura y Transporte en el Complejo de Golgi

Dibuje un complejo de Golgi y señale sus componentes. ¿Cómo se realiza el paso de unas cisternas a otras? ¿En qué sentidos se realiza el paso?

Dibujo del complejo de Golgi: %IMAGE%

El transporte entre cisternas se realiza por vesiculación (COPI). Transporte anterógrado (cis a trans) y retrógrado (trans a cis).

Procesamiento de Carbohidratos en el Golgi

¿Qué procesos ocurren en cada compartimento del complejo de Golgi en relación con los carbohidratos añadidos a las proteínas?

• Compartimiento cis: Fijación de grupos fosfato a manosas.
• Compartimiento intermedio: Eliminación de manosas y adición de N-acetil-glucosamina.
• Compartimiento trans: Adición de galactosa, ácido siálico y glucosaminoglucanos.

Modificaciones de Oligosacáridos Unidos a N

¿Qué modificaciones sufren en el complejo de Golgi los oligosacáridos unidos a N que se unieron a las proteínas sintetizadas en el RER? ¿A qué tipos de oligosacáridos dan lugar?

• Enzimas lisosómicas (adición de N-acetil-glucosamina-P).
• Oligosacáridos ricos en manosa (eliminación de manosas).
• Oligosacáridos complejos (adición de N-acetil-glucosamina, galactosa y ácido siálico).
• Oligosacáridos híbridos (adición de manosa y N-acetil-glucosamina).

Secreción Constitutiva y Regulada

¿Qué diferencia hay entre la secreción constitutiva y la regulada?

La secreción constitutiva es continua y la secreción regulada solo ocurre ante un estímulo.

Destino de las Vesículas del Golgi

¿Qué diferentes destinos pueden tener las vesículas que se emiten desde la cara trans del complejo de Golgi? ¿Cómo las diferentes vesículas pueden identificar la sustancia transportada y cómo conocen su diferente destino?

Las vesículas pueden ir a la membrana plasmática (secreción), lisosomas u otros orgánulos. La clasificación se basa en el revestimiento de las vesículas y en receptores de membrana.

Membrana del Golgi

¿En qué difiere la membrana del complejo de Golgi de la membrana plasmática y de la del retículo endoplasmático rugoso? Hay asimetría entre ambas hemimembranas?

La composición lipídica del Golgi es intermedia entre la membrana plasmática y el RER. Hay asimetría en la distribución de fosfolípidos.

Lisosomas

Endocitosis Mediada por Receptor

Explique el destino de los receptores y ligandos en la endocitosis mediada por receptor.

Los receptores y ligandos se separan en endosomas. Los receptores pueden ser reciclados o degradados. Los ligandos son degradados en el compartimento endolisosómico.

Componentes del Sistema Endolisosómico

Explique cada uno de los siguientes conceptos: endosoma, fagosoma, lisosoma, cuerpo residual (telolisosoma), heterolisosoma y citolisosoma (autolisosoma).

• Endosoma: Vesículas formadas tras la endocitosis.
• Fagosoma: Vacuola de endocitosis de partículas grandes.
• Lisosoma: Vesículas con enzimas hidrolíticas.
• Cuerpo residual: Residuos no degradables en lisosomas.
• Heterolisosoma: Lisosomas que degradan sustancias externas.
• Citolisosoma: Lisosomas que degradan componentes celulares.

Cuerpos Multivesiculares

¿Qué son los cuerpos multivesiculares? ¿Cuál es su función?

Son vesículas que contienen otras vesículas más pequeñas. Su función es la degradación de receptores de membrana.

Fagocitosis de Bacterias

¿Cómo ocurre la fagocitosis de bacterias? ¿Cómo intervienen los lisosomas? ¿Cuál es el resultado final?

Los fagosomas se fusionan con lisosomas (fagolisosomas), digiriendo las bacterias. El resultado final son cuerpos residuales.

Membrana Lisosómica

¿Qué características especiales tiene la membrana de los lisosomas?

La membrana lisosómica es rica en colesterol y esfingomielina, tiene una bomba de protones para mantener un pH ácido y está glucosilada para protegerse de las enzimas.

Compartimentos Endosómicos y Endolisosómico

Distinga entre: compartimento endosómico temprano (periférico o externo), compartimento endosómico tardío (perinuclear o interno), compartimento endolisosómico. ¿Qué vesículas se fusionan a cada uno de esos compartimentos?

• Compartimento endosómico temprano: Vesículas revestidas de clatrina.
• Compartimento endosómico tardío: Vesículas de transferencia y cuerpos multivesiculares.
• Compartimento endolisosómico: Vesículas del Golgi con enzimas lisosómicas.

Síntesis y Transporte de Enzimas Lisosómicas

¿Dónde y cómo se sintetizan las enzimas lisosómicas? ¿Cómo viajan hasta los lisosomas?

Se sintetizan en el RER, pasan al Golgi (fosforilación de manosas), y viajan en vesículas revestidas de clatrina hasta los lisosomas.

Compartimento Endosómico Tardío y Lisosomas

¿Se puede considerar el compartimento endosómico tardío un verdadero lisosoma?

El compartimento endosómico tardío tiene características lisosómicas, pero no muestra actividad digestiva.

Comparación entre Compartimento Endosómico Tardío y Lisosómico

¿En qué se asemejan y en qué se distinguen el compartimento endosómico tardío y el lisosómico?

Ambos tienen proteínas LAMP y receptores para manosa-fosfato. El compartimento endosómico tardío no tiene actividad digestiva.

Lisosomas en Células Vegetales

¿Explique el concepto de lisosoma en células vegetales.

Las células vegetales no tienen lisosomas en sentido estricto; la vacuola realiza funciones lisosómicas.

Peroxisomas

Funciones de los Peroxisomas

Enumere y explique brevemente algunas funciones de peroxisomas.

• Actividad enzimática (oxidasas flavínicas y catalasa).
• Catabolismo de purinas.
• Metabolismo de lípidos.
• Ciclo del glioxilato.
• Metabolismo del ácido glicólico.
• Destoxificación.

Enzimas Peroxisómicas

Diga qué enzimas contienen los peroxisomas en general y cómo actúan.

Contienen oxidasas flavínicas (oxidaciones que producen H₂O₂) y catalasa (degrada H₂O₂).

Reacciones enzimáticas: %IMAGE% %IMAGE% %IMAGE% %IMAGE% %IMAGE%

Origen de los Peroxisomas

Explique el origen de los peroxisomas. ¿Dónde se forman su membrana y las enzimas qué contiene y cómo llegan éstas al peroxisoma?

La membrana se forma en el peroxisoma y las enzimas se importan del citosol mediante péptidos señal (PTS) y peroxinas.

Comparación entre Proteínas del RER y Peroxisomas

Qué diferencias hay entre una proteína destinada al interior del retículo endoplasmático rugoso y otra destinada al interior del peroxisoma respecto a: 1) localización de la síntesis, 2) glucosilación, 3) péptidos señal y 4) como se incorpora al orgánulo.

• Síntesis: RER (ribosomas unidos a membrana), peroxisomas (ribosomas libres).
• Glucosilación: RER (sí), peroxisomas (no).
• Péptidos señal: RER (péptido señal de inicio de transferencia), peroxisomas (PTS1 o PTS2).
• Incorporación: RER (translocación co-traduccional), peroxisomas (importación post-traduccional).

Mitocondrias

ATP Sintetasa

¿Cómo se llama el complejo que realiza la síntesis de ATP en la mitocondria? ¿Dónde se localiza? ¿Qué energía utiliza para su funcionamiento? ¿De dónde la obtiene? Ilustre las respuestas con un dibujo explicando su funcionamiento.

ATP sintetasa. Se localiza en la membrana interna. Utiliza la energía del gradiente electroquímico de protones generado por la cadena transportadora de electrones.

Dibujo de la ATP sintetasa: %IMAGE%

Incorporación de Proteínas a la Mitocondria

Explique la incorporación de proteínas a la mitocondria. ¿Qué papel desempeñan los péptidos señal? ¿Qué proceso requiere gasto de ATP? ¿Qué transporte aprovecha el gradiente de protones?

Las proteínas se importan del citosol mediante péptidos señal y los complejos TOM y TIM. La separación de las Hsp70 requiere ATP. El transporte a la matriz aprovecha el gradiente de protones.

Origen Simbiótico de las Mitocondrias

¿Cuáles son los principales hechos que apoyan el origen simbiótico de las mitocondrias?

• Semejanza entre la matriz mitocondrial y el citoplasma de procariotas.
• Semejanza entre la cadena transportadora de electrones y el mesosoma bacteriano.
• Antígenos comunes en mitocondrias de diferentes especies.
• Semejanza entre la membrana mitocondrial externa y el RER, y la interna y la membrana plasmática de procariotas.

Reproducción de las Mitocondrias

Explique cómo se reproducen las mitocondrias.

Se reproducen por bipartición, estrangulación o gemación. La replicación del ADN mitocondrial puede ocurrir varias veces durante el ciclo celular.

Lípidos Mitocondriales

¿Qué fosfolípidos se incorporan desde el citosol a las membranas mitocondriales? ¿Cómo se efectúa la transferencia? ¿Cuáles se forman in situ y de dónde provienen?

La mayor parte de los lípidos de las membranas mitocondriales son importados del citosol. La fostatidil colina y la fosfatidil serina son sintetizados en el retículo endoplasmático liso y transferidos a la membrana mitocondrial externa mediante unas proteínas intercambiadoras de fosfolípidos, que transfieren moléculas individuales de fosfolípidos entre membranas. Cada una de estas proteínas es específica para un tipo de fosfolípidos. Se importan fosfatidil colina, fosfatidil serina y fosfatidil inistol. La fosfatidil etanolamina, el fosfatidil glicerol y la cardiolipina se forman en la membrana mitocondrial, a partir de los lípidos importados. Así, la fosfatidil etanolamina se forma por descarboxilación de la fosfatidil serina.

Enumere las principales características de las membranas mitocondriales externa e interna y qué distingue una de otra de las demás membranas celulares.

Membrana mitocondrial externa: tiene un 60% de proteínas y un 40% de lípidos, y es más semejante al retículo endoplasmático que la interna, incluso en su vida media, que es de 5,2 días. Contiene algo de colesterol, fosfatidil colina, fosfatidil etanolamina, fosfatidilinositol y escasa cardiolipina (disfosfatidil-glicerol). Entre las proteínas se encuentran transportadores de electrones, una enzima que oxida monoaminas a aldehídos (monoaminooxidosa), enzimas que intervienen en la degradación oxidativa de los lípidos, enzimas que fosforilan nucleósidos, el complejo para la inserción en la mitocondria de proteínas sintetizadas en el citosol, proteínas de la  familia Bcl-2 que regulan la apoptosis, y múltiples copias de una proteína llamada porina, que forma grandes canales acuosos que atraviesan la membrana y son permeables a moléculas menores de 10 kD. Esto hace que la membrana externa sea permeable al agua, iones y sacarosa.Membrana mitocondrial interna (incluidas las crestas): tiene un 80% de proteínas y un 20% de lípidos. Es más semejante a la de las bacterias y las laminillas internas de los cloroplastos, y su vida media es de unos 12,6 días. Carece de colesterol y contiene fosfatidil glicerol y cardiolipina en mucha mayor proporción que la membrana externa. El alto contenido en cardiolipina la hace impermeable a los iones y la sacarosa. Es más densa que la externa y posee muchas más proteínas, entre las que se encuentran el complejo para la inserción de proteínas sintetizadas en el citosol o en la matriz, enzimas de oxidación de ácidos grasos, transferasas, todos los componentes de la cadena transportadora de electrones y la enzima ATP sintetasa, que realiza la fosforilación oxidativa. Existen referencias de la  presencia proteína contráctil de tipo actina en las membranas de las mitocondrias, que al parecer podría influir en los cambios de volumen en diferentes condiciones fisiológicas.

¿Qué características especiales presenta el DNA mitocondrial en cuanto a su tamaño y configuración? ¿Cómo es su código genético? ¿Qué proteínas codifica? ¿Cuándo se replica? ¿De quién se hereda?

El DNA mitocondrial forma filamentos de unos 2,5 nm de espesor. Este DNA es un doble helicoide no unido a proteínas, y no forma cromosomas, sino una única cadena que, en la mayoría de los organismos, tiene disposición circular como el DNA bacteriano, aunque en algunos organismos unicelulares la disposición es lineal. La longitud del DNA mitocondrial es de unos 5-6 μm en la mayoría de los organismos animales y mayor (de 10 a 30 μm) en levaduras y algunas células eucariotas inferiores. En las plantas superiores el DNA es extraordinariamente largo (desde 30 hasta 800 μm). El genoma mitocondrial humano consta de 16 569 pares de bases, y casi todo él codifica proteínas o transcribe moléculas de rRNA y tRNA, aunque también contiene un par de secuencias reguladoras de DNA. Cuatro de los 64 codones tienen significados diferentes de lo que ocurre en el citosol. Codifican proteínas integrales de la membrana interna. Son capaces de replicarse, lo que indica que este proceso está controlado por el núcleo. En los organismos animales, como el espermatozoide no aporta citoplasma a la célula huevo, los genes mitocondriales se heredan exclusivamente de la madre.

 Compare los ribosomas mitocondriales de una célula de mamífero con los de bacterias. ¿Son iguales en todas las mitocondrias de células eucariotas?

Los ribosomas mitocondriales de células animales son menores que los de las bacterias (55-60 S frente a 70S). En levaduras, protozoos y ciliados, los ribosomas mitocondriales pueden ser mayores que los de las bacterias. En todos los casos, los ribosomas mitocondriales presentan rasgos comunes con los bacterianos: son inhibidos por el cloranfenicol y la síntesis proteica se inicia con la N-formil-metionina.

¿Qué productos del ciclo de Krebs entran en la cadena transportadora de electrones mitocondrial? ¿Cuáles son los componentes principales de la cadena? ¿Y el producto final del paso de los electrones por ella? ¿Qué papel tienen los protones y el oxígeno?

Entran en la cadena transportadora de electrones el NADH⁺ + H⁺ y el FADH₂.

Los componentes principales de la cadena son: La FADH deshidrogenasa (complejo I) con una flavoproteína Fe-S. La NADH deshidrogenasa (complejo II) con el grupo prostético FMN y una flavoproteína Fe-S. La ubiquinona o coenzima Q. Los citocromos b-c₁ (complejo III) en forma de dímero, cada monómero contiene dos grupos hemo (con Fe) y una proteína Fe-S. El citocromo c. Y la citocromo-oxidasa (complejo IV), que forma un dímero que contiene los citocromos a y a₃, con dos grupos hemo y un grupo con Cu.

El producto final tras el paso de los electrones es agua. El NADH⁺ + H⁺ y el FADH₂ ceden los electrones, que son conducidos por la cadena transportadora de electrones, separándose de los protones, hasta que se reúnen de nuevo con éstos y el O₂ para formar agua, consumiéndose alrededor del 90% del oxígeno utilizado por la célula.

Plastos.

Dibuje los principales componentes de la fase lumínica de la fotosíntesis en la membrana de un tilacoide ¿Cuál es el producto final de dicha fase? Localice también en el dibujo la ATP sintetasa y diga qué papel desempeña.

El producto final es la síntesis de ATP y el NADPH que será utilizado en la fase oscura. La ATP sintetasa realiza la fosforilación del ADP en ATP asociada al paso de los protones desde la luz del tilacoide hacia el estroma del cloroplasto, de modo que se forma una molécula de ATP por cada tres protones que pasan hacia el estroma. Se realiza a favor de gradiente.

Dibuje la distribución de los fotosistemas I y II, el complejo de citocromos, y partículas CF (ATP sintetesa) en el cloroplasto distinguiendo entre laminillas apiladas y no apiladas. ¿Hay diferencias entre hemimembranas P y E?

Las laminillas apiladas difieren en composición de las laminillas no apiladas. Pero además se sabe que igual que en la membrana plasmática y en otras membranas citosólicas hay diferencias de composición entre las hemimembranas P y E, entre las hemimembranas de las laminillas del cloroplasto también las hay. Éstas diferencias se deben al distinto grado de embebimiento de las proteínas de los PSI y II y de los transportadores de electrones. Así, el complejo productor de de oxígeno y la PC se encuentran en la hemimembrana intratilacoidal, mientras que la Fd y FNR se sitúan en la hemimembrana del estroma. Las partículas CF hacen prominencia hacia el estroma y la enzima RUBISCO aparece adosada a la hemimembrana estromal.

Diga las principales características de cromoplastos, leucoplastos y proplastos y en qué se diferencian de los cloroplastos. ¿En qué se parecen a los cloroplastos y en qué se diferencian de estos?

Cromoplastos: los jóvenes son semejantes a los cloroplastos, contienen laminillas y algunas grana. Pero las grana van disminuyendo al perder la clorofila y en su interior se forman cristales de licopeno (precursor del caroteno β). En el estroma del cromoplasto hay plastoglóbulos, gotitas de lípidos y algunos granos de almidón. Los maduros tienen forma irregular. Las laminillas quedan ondulantes o forman figuras de mielina, aparecen dilatadas y contienen caroteno β (cristales alargados). Leucoplastos: plastidios incoloros, fotosintéticamente inactivos y de mayor tamaño que los cloroplastos. Acumulan sustancias de reserva o de tipo proteína o de almidón (los amiloplastos son leucoplastos que contienen almidón). Forman granos redondeados, ovoides o piriformes que miden desde 3 μm hasta 50μm de diámetro. Proplastos: son los plastidios más jóvenes o inmaduros. Son redondeados y su tamaño es menor. Los más sencillos tienen doble membrana y en su interior se aprecian algunos gránulos poco definidos. Pero suele contener laminillas, ribosomas y algún gránulo de almidón. Están en meristemos de raíces y tallos. En común encontramos la estructura de doble membrana, laminillas en el interior, un ADN propio y ribosomas.

Explique los conceptos de laminillas, tilacoides y grana en el cloroplasto. Diga qué se entiende por laminillas apiladas y no apiladas y en qué componentes difieren unas de otras.

Los cloroplastos son unos orgánulos exclusivos de células vegetales, que están delimitados por una doble membrana, separadas por un espacio periplástico. En el interior del cloroplasto se observa un conjunto de dobles membranas muy desarrollado: Laminillas: Son un conjunto de dobles membranas orientadas longitudinalmente, aunque ninguna se extiende ininterrumpidamente de extremo a extremo del cloroplasto. Según algunos autores, se originan a partir de invaginaciones de la membrana interna del cloroplasto, pero sólo en cloroplastos jóvenes se ha visto una continuidad entre la m. interna de la envoltura y las laminillas. Tilacoides: Son también estructuras de doble membrana. Éstos  forman discos de unos 0,5µm de diámetro que se superponen formando pilas de hasta 20 discos que situados sobre las laminillas. Grana: Plural de granum que es un término que hace referencia a cada pila de tilacoides. El conjunto de granum es el grana. En la actualidad, los términos laminillas y tilacoides se usan indistintamente. La única matización quese hace en la terminología  es entre laminillas apiladas y no apiladas, pues esta distinción implica diferencias funcionales: Las laminillas que se encuentran superpuestas son las que se denominan “apiladas”, y las “no apiladas” son por tanto las que están en contacto con el estroma del cloroplasto. En las laminillas apiladas se encuentran el fotosistema I, el fotosistema II y la cadena de citocromos, mientras que en las laminillas no apiladas se encuentran el fotosistema I (pero no el II), la cadena de citocromos y las partículas CF (ATP sintetasa).

Enumere qué componentes contiene el estroma del cloroplasto y diga las características principales de alguno de ellos.

ADN: se encuentra el nucleoide, que es una doble hélice de ADN, con disposición circular. Este codifica todos los ARNt (30), los cuatro ARNr presentes en los cloroplastos y unas 120 proteínas diferentes (subunidades de la ARN polimerasa del cloroplasto, 20 proteínas de los ribosomas de este, proteínas de los fotosistemas I y II de los complejos de citocromos b₆-F y NADH deshidrogenasa…). El código genético del cloroplasto es el mismo que en el del ADN nuclear. La replicación del ADN no queda limitado a la fase S, sino que se da a lo largo de todo el ciclo celular, y además varias veces. Ribosomas: son 70 S, similares a los bacterianos. Una subunidad mayor con ARN de 23 S, otro de 5 S y otro de 4,5 S; y la subunidad mayor con un ARN de 16 S. La síntesis proteica se inicia con la N-formil-metionina. Contienen aproximadamente 60 proteínas. En el estroma se aprecian también pequeñas inclusiones esféricas; las que contienen quinonas se denominan plastoglóbulos y pueden intervenir en el mantenimiento de los sistemas de laminillas. Hay también abundantes enzimas como la rubisco, que fija el CO2. Además presenta átomos de metales como Fe (asociado a la ferritina) o Cu. Pueden observarse productos del metabolismo, como los granos de almidón. En el estroma de algas se hallan unas estructuras granulares o cristalinas denominadas pirenoides. Están rodeadas de capas de almidón y el gránulo central es proteína (principlamente la RUBISCO)

Haga una clasificación de los plastidios explicando las diferencias que justifican esa clasificación.

Los plastidios son orgánulos exclusivos de células vegetales, capaces de realizar la fotosíntesis y de sintetizar y almacenar sustancias orgánicas importantes, como los hidratos de carbono. Hay diversos tipos pero todos tienen en común la presencia de doble membrana, DNA y ribosomas. Según su aspecto y función, los plastidios se clasifican en: Cloroplastos: contienen abundante clorofila que da el color verde a las hojas y otros pigmentos. Realizan la fotosíntesis. Cromoplastos: contienen abundantes carotenoides que, mezclados con otros pigmentos, comunican diversos colores a flores y frutos. Los cromoplastos  maduros tienen algunos pigmentos fotosintéticos, pero carecen de clorofila y no realizan la fotosíntesis. Leucoplastos: son incoloros y fotosintéticamente inactivos. Están especializados en almacenar sustancias de reserva y se clasifican en varios subtipos según la sustancia almacenada: – Amiloplastos (almidón). – Oleoplastos (grasas). – Proteinoplastos (proteínas). Proplastos: son plastidios indiferenciados capaces de originar los demás plastidios. Cuando se diferencian con la luz originan cloroplastos, pero si lo hacen en la oscuridad originan un tipo especial de plastidio denominado etioplasto.

Explique la incorporación de proteínas al cloroplasto.¿Qué papel desempeñan los péptidos señal? ¿Qué proceso requiere gasto de ATP o GTP? ¿Qué transporte utiliza gradiente de protones?

En el cloroplasto se sintetizan algunas de sus proteínas, pero la mayoría son importadas desde el citosol. Estas proteínas son sintetizadas con un péptido señal aminoterminal, que es reconocido por un complejo guía, el cual las dirige hacia la membrana externa de la envoltura del cloroplasto y las ancla en un complejo proteico translocador, denominado complejo TOC, presente en dicha membrana.La liberación de las Hsp70 citosólicas que acompañan a la proteína hasta su inserción en la membrana del cloroplasto requiere la hidrólisis del ATP. Si la proteína queda en esta membrana, el proceso termina aquí. Si la proteína va a pasar al estroma del cloroplasto, se necesita un segundo péptido señal. En este caso, la proteína se une a un complejo proteico translocador de la membrana interna, denominado complejo TIC, que se abre y la introduce en el estroma, donde el primer péptido señal es hidrolizado. Este paso no se produce por gradiente electroquímico, sino por hidrólisis del ATP y del GTP. EL proceso lo realiza una Hsp100 específica. Una vez en el estroma, la proteína es configurada por proteínas Hsp70 del cloroplasto. La liberación de estas proteínas también requiere ATP. Si la proteína que ha penetrado en el estroma ha de pasar al tilacoide, el segundo péptido señal sirve para el anclaje de la proteína en la membrana tilacoidal. Si la proteína ha de quedarse en esta membrana, el proceso concluye, pero si ha de pasar al interior del tilacoide el péptido señal es hidrolizado y la proteína penetra en el espacio intratilacoidal. En general, el paso de la proteína a la luz del tilacoide se realiza a favor de gradiente electroquímico (entran en el tilacoide aprovechando la energía que se gasta en la entrada de los protones).

Compare la estructura de un cloroplasto y la de una mitocondria. ¿Qué similitudes y diferencias presentan?

La mitocondrias son orgánulos de las células animales que contienen las enzimas del ciclo de Krebs y de la fosforilación oxidativa, así como los componentes de la cadena transportadora de electrones. De ahí su importancia metabólica, tanto en la oxidación de glúcidos como la de lípidos, que lleva a la producción de ATP, fuente de energía para la célula. Los cloroplastos, en cambio, se encuentran en las células vegetales de los órganos verdes de las plantas y llevan a cabo la fotosíntesis mediante el cual sintetizan materia orgánica a partir de materia inorgánica. Tanto las mitocondrias como los cloroplastos presentan una doble membrana, externa e interna, cada una de unos 7 nm de espesor. Entre ambas membranas hay un espacio llamado, en mitocondrias, espacio perimitocondrial, que es de unos 8 nm y, en cloroplastos, espacio periplástico, y es de unos 10-30 nm. En el interior de estos orgánulos, encontramos un sistema de membranas muy desarrollado. En el caso de la mitocondria se trata de invaginaciones de la membrana interna que forman unas estructuras denominadas crestas y en el caso del cloroplasto se trata de un conjunto de dobles membranas que se organizan formando laminillas y tilacoides que están apilados. Cada pila de tilacoides se denomina granum y el conjunto es el grana. //Los restantes componentes de los orgánulos conforman lo que en mitocondrias se llama matriz y en cloroplastos, estroma. Ahí podemos encontrar ADN (en cloroplastos también ARN), ribosomas… Este ADN propio hace que las mitocondrias y los cloroplastos cuenten con cierto grado de autonomía.

Compare la fase lumínica del cloroplasto con la cadena transportadora y la fosforilación oxidativa de la mitocondria. Compare la fase oscura de la fotosíntesis con el ciclo de Krebs. Compare la fosforilación oxidativa en ambos orgánulos.

La fase lumínica del cloroplasto y la cadena transportadora con la fosforilación oxidativa: ambos procesos están formados por cadenas de moléculas que se oxidan y reducen por el paso de electrones. Estos electrones han sido previamente separados de los protones en moléculas de hidrógeno. El transporte de estos protones está acoplado a la síntesis de ATP por las ATP-asas. Las ATP-asas y los complejos de citocromos son estructuras comunes en ambos procesos. El producto final de la fase lumínica es NADPH que será utilizado en la fase oscura, junto con el O2 formado en la hidrólisis. El producto final de la cadena transportadora es el agua, pero también se forman NAD y FAD que pasarán al ciclo de Krebs.Fase oscura y ciclo de Krebs: en ambos procesos intervienen productos formados en otras reacciones, como la fase lumínica o la glucólisis anaerobia. El CO2 aparece en la fase oscura y en el ciclo, pero en el primero es la molécula inicial, y en el ciclo es un producto de la reacción. En el ciclo se produce la oxidación de las moléculas intermediarias, mientras que en la fase oscura los productos de obtienen por reducción. Los productos finales de la fase oscura son almidón y hexosas, es decir, moléculas orgánicas; en el ciclo de Krebs son, además del CO2, NADH+ + H+ y FADH2, que serán utilizados en la cadena transportadora.

* ¿Cómo participan las laminillas no apiladas del cloroplasto en la función de éste puesto que carecen de uno de ambos fotosistemas?

En estas laminillas no tiene lugar el transporte electrónico completo al carecer del fotosistema II. Debido a ello realizan una fotosíntesis cíclica que comienza con la captación de energía por parte dl fotosistema I y el transporte de e^–  hasta la ferredoxina, la cual, en vez de cederlos al NADP⁺, los transfiere a la plastoquinona que los transfiere al fotosistema I, donde alcanzan la Fd y se vuelve a repetir el ciclo. El objetivo de esta fotosíntesis es la producción de ATP (impulsada por el transporte de e^– que posibilita la fotofosforilación), pero no de NADPH.

¿Cómo realizan la fotosíntesis las plantas C4?

En las plantas C4, las células del mesófilo utilizan la enzima fosfoenol piruvato carboxilasa que cataliza la unión del CO2 al fosfoenolpiruvato formándose oxalacetato. El oxalacetato tiene 4 C de ahí la denominación, al contrario que las plantas normales donde el producto formado por la unión de un CO2 a la Rubisco da dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérido, de 3 C. Las ventajas de este sistema es su capacidad para desarrollarse en condiciones como altas temperaturas o en extremas concentraciones de CO2 atmosférico (insignificante o muy elevadas).

Microfilamentos.

Explique cómo ocurre la contracción del músculo liso de vertebrados y qué proteínas intervienen.

Los filamentos de actina se anclan en las placas de fijación (bajo la membrana plasmática) por un extremo. Los miofilamentos de miosina se disponen entre dos series de miofilamentos de actina e interaccionan con ellos, produciendo el deslizamiento de cada serie en dirección contraria a la otra, se entrecruzan los filamentos. La contracción se produce porque el complejo calmodulina-Ca²⁺ activa la quinasa de la cadena ligera de la miosina. La contracción es más lenta, ya que la miosina del músculo liso hidroliza ATP diez veces más lenta que la del estriado.

En vez de troponina C y troponina I y T, el músculo liso tiene: calmodulina, caldesmón y calponina (no hay troponina). Estas dos últimas están unidas a la tropomiosina e inhiben la interacción actina-miosina. El complejo calmodulina-Ca²⁺ se une al caldesmón y a la calponina liberándolos de la actina, así la actina puede unirse a la miosina e iniciar la contracción.

Además de la actina y la miosina ¿qué otros tipos de proteínas se encuentran en la sarcómera y cuál es su localización?

Hay otras proteínas que se relacionan con los filamentos gruesos y finos y con las líneas Z: Titina (conectina): forma un filamento elástico que conecta el extremo de cada filamento grueso con la línea Z más próxima. Nebulina: no se conecta con los filamentos gruesos y es totalmente recta. Se dispone paralelamente a los filamentos delgados, a lo largo de la banda I. Miomesina: situada en el centro de la línea M, forma cortos filamentos dispuestos transversalmente, a modo de puentes, que unen cada filamento de miosina con los seis adyacentes. Proteína C: se dispone sobre los filamentos gruesos, en intervalos de 43 nm, a ambos lados de la línea M (siete a cada lado). Distrofina: forma dímeros que unen las miofibrillas (por los filamentos de actina) a proteínas transmembranosas de la membrana plasmática, las cuales, a su vez, se unen a la matriz extracelular. En la sarcómera hay también filamentos intermedios de desmina y vimentina.

Explique el ensamblaje de la actina G para formar actina F. ¿Qué papel juega el ATP? ¿Qué tipos de moléculas de actina conoce y en qué células se encuentran?

La molécula de actina o actina monomérica (actina G) es globular, tiene 5 nm de diámetro y unos 42 kDa aproximadamente. Cuando esta polimeriza forma los filamentos de actina (actina F), cada uno de los cuales es un doble helicoide con un período o vuelta de hélice de unos 36,5 nm. La actina G libre se encuentra unida a una molécula de ADP, de forma que, para que pueda polimerizar el ADP, debe fosforilarse a ATP.  Una vez se incorpora al filamento, el ATP se desfoforila a ADP, quedando unido a la molécula de actina. Esto ocurre en el extremo (-) del microfilamento, en el que la polimerización es lo suficientemente lenta como para que de a tiempo a que el ATP se hidrolice. Sin embargo, en el extremo opuesto, el extremo (+), la polimerización es tan rápida que la mayoría de moléculas de actina quedan unidas a ATP, sin llegar a desfosforilarse. Por otro lado, la despolimerización no necesita de este mecanismo de fosforilación-desfosforilación, sino que cuando una molécula de actina se desprende del filamento, esta queda en forma de actina-ADP libre. Para polimerizar necesitaría, entonces, fosforilar el ADP a ATP. La actina se encuentra en la mayoría de las células, formando filamentos de 6 nm de diámetro con otras proteínas asociadas. Si una de estas proteínas es la miosina, los microfilamentos desarrollan actividad contráctil. Esta asociación predomina en las células musculares, donde forman miofilamentos delgados de actina, iguales a los de las células no musculares, y miofilamentos gruesos de miosina, constituidos por agrupaciones de muchas moléculas de miosina iguales a las de las células no musculares.

Explique en qué forma se encuentra la actina en células no musculares, qué tipo de filamentos se observan y qué proteínas intervienen.

Los filamentos de actina pueden adoptar en células no musculares dos formas: redes y haces. A su vez, los haces pueden ser de tipo contráctil y de tipo no contráctil. Las redes de microfilamentos son conjuntos de filamentos ramificados y entrecruzados. Para su formación, los complejos ARP, es decir, los centros organizadores de microfilamentos (que suponen el lugar desde donde son nucleados los microfilamentos), deben unirse a los laterales de filamentos de actina previamente formados. De esa forma se forman nuevos filamentos que forman un ángulo de unos 70º con respecto al microfilamento del que parten. El conjunto adquiere así una disposición en árbol. Además, es necesaria la intervención de la proteína filamina, que se sitúa periódica y perpendicularmente sobre los filamentos de actina estabilizando la estructura. En su ausencia, los microfilamentos adoptarían una disposición difusa con una consistencia fluida de tipo sol. Su formación se ve favorecida por la proteína Rac. Los haces, por otro lado, son grupos de filamentos dispuestos paralelamente y de mayor longitud que los de las redes. Para su formación es necesaria la tropomiosina, que forma una barra que se extiende a lo largo de 8 monómeros de actina, dispuesta ininterrumpidamente a lo largo de los microfilamentos. Dos tipos de haces: – Contráctiles los filamentos de actina se disponen con polaridad opuesta, de forma que estos quedan unidos por su extremo (+) a las placas de fijación. Estas están formadas por actininas alfa, una proteína con dos subunidades filamentosas que se organizan en una doble hélice que establece puentes transversales con los filamentos de actina adyacentes. Entre los filamentos de actina se dispondrían dos moléculas de miosina II con polaridad opuesta que estarían adosadas una a continuación de la otra por su porción recta. – No contráctiles: los filamentos de actina se disponen todos con la misma polaridad, y aparecen asociados a la miosina I y a otras proteínas como la fimbrina. Los filamentos de actina están unidos unos con otros por la fimbrina, una proteína casi globular que se sitúa entre los filamentos cada 10 monómeros, manteniéndolos así unidos. La miosina I, por otro lado, es una proteína que se une por su cabeza globular a los filamentos de actina más periféricos y los conecta con la membrana plasmática (o una citoplásmica), uniéndose por su cola a un fosfolípido de la membrana. Parece que da estabilidad a los haces, aunque también podría participar en los movimientos celulares.

Diga qué efecto tienen las siguientes proteínas sobre la actina: profilina, faloidina, cofilina, citocalasina D, fragmina, filamina, tropomiosina, fimbrina. Profilina: se une a la actina-G favoreciendo la fosofrilación del ADP unido a ella. Los monómeros de actina-ATP se incorporan a los extremos (+) de los microfilamentos; a continuación se desprende la profilina, quedando incorporada la actina. Faloidina: se unen lateralmente a los filamentos de actina evitando su despolimerización mientras continúa la polimerización. Cofilina: se une a las moléculas de actina libres ligadas a ADP, impidiendo que pasen a forma ligada a ATP y, por tanto, impidiendo su polimerización. Citocalasina D: favorece la despolimerización. Se une a los extremos (+) de los microfilamentos impidiendo su elongación, mientras continúa la despolimerización de estos por el extremo (-). Fragmina: favorece la despolimerización de los filamentos de actina. Filamina: proteína necesaria para que se formen las redes de filamentos de actina. La filamina se sitúa periódicamente a lo largo de los filamentos de actina y perpendicularmente a éstos. Tropomiosina: proteína necesaria para que los microfilamentos formen haces. Se adosa ininterrumpidamente a todo lo largo de los microfilamentos. Fimbrina: proteína que se une a la actina para formar haces no contráctiles. Los puentes de fimbrina dejan los filamentos muy próximos entre sí, impidiendo la interacción cn la miosina.

Explique e ilustre con un dibujo cuál es la participación de los filamentos de actina en el movimiento ameboide.

Las amebas se mueven emitiendo un gran pseudópodo hacia delante, tras el que desplazan el citoplasma, el cual, a su vez, se retrae por la cola. Este proceso se repite sucesivamente, y así avanza la célula. La región cortical de la célula (ectoplasma) presenta consistencia de tipo gel (red de filamentos de actina) y el interior celular (endoplasma) es de tipo sol (monómeros, fragmentos rotos o filamentos sueltos). La formación del pseudópodo se produce debido a una corriente del endoplasma, en el sentido de atrás hacia adelante, que empuja la corteza en el extremo anterior de la célula. El pseudópodo va progresando porque, bajo la corteza gelificada, fluye el endoplasma que lo va haciendo crecer. Al llegar al extremo del pseudópodo, el endoplasma se gelifica. Simultáneamente, el ectoplasma de la parte posterior de la célula se va transformando en endoplasma, que impulsa la corriente hacia adelante. Estas transiciones de gel a sol están reguladas por la filamina (gelación) y la gelsolina (solación).

Explique e ilustre con un dibujo cuál es la participación de los filamentos de actina en la citocinesis de células animales.

Al final de la mitosis las células animales comienzan a estrangularse en el plano ecuatorial. En este plano se observa un material denso que contiene microtúbulos y microfilamentos. Este material se conoce como cuerpo de Flemming o anillo ecuatorial. El anillo contráctil va contrayéndose hasta dividir la célula en dos células hijas. En este anillo se encuentran, bajo la membrana plasmática, microfilamentos de actina, miosina II (posiblemente no polimerizada en filamentos) y también actinina α. En el centro del anillo hay microtúbulos, que son restos de los que formaban el huso mitótico. Se ha supuesto que los microfilamentos de actina formarían dos espirales (con polaridades opuestas) entre las que se intercalaría la miosina. Las espirales se irían contrayendo por deslizamiento de la actina sobre la miosina. Sin embargo, mientras que el diámetro del anillo contráctil disminuye en la contracción, la anchura permanece constante. Esto implica que debe haber una disgregación de los microfilamentos de actina después de interaccionar con la miosina.

 Explique e ilustre con un dibujo el citoesqueleto de las microvellosidades.

Los microfilamentos de actina se insertan en el extremo apical de la microvellosidad por su extremo (+). Por el extremo (-) los microfilamentos penetran en el interior de la céula hasta unos 0,5 μm por debajo de la superficie celular. Los microfilamentos de actina que forman el eje de la microvellosidad van asociados a villina y fimbrina, y se conectan con la membrana plasmática mediante moléculas de minimiosina y calmodulina, formando haces no contráctiles de microfilamentos. Al penetrar en el citoplasma se pierden todas estas proteínas asociadas a la actina, y los haces de microfilamentos quedan unidos entre sí y a la membrana plasmática mediante fodrina (similar a la espectrina), que establece puentes transversales entre haces y entre éstos y la membrana plasmática. Estos haces de microfilamentos se terminan al entrecruzarse con los microfilamentos celulares de actina que se anclan en las uniones tipo zonula adherens (velo terminal). Estos últimos microfilamentos se disponen perpendicularmente a los anteriores y van asociados a miosina II, pudiendo contraerse.

En la contracción del músculo estriado. ¿Qué distancia recorre cada filamento de actina? ¿Cuántas conexiones/desconexiones realiza cada filamento grueso con un mismo filamento fino? ¿Y cuántas recibe cada filamento fino de los gruesos adyacentes?

La contracción muscular comienza con una estimulación nerviosa sobre la célula muscular que desencadena la liberación de calcio, y éste a su vez una serie de activaciones entre los distintos componentes del músculo estriado hasta llegar a la troponina I, la cual libera el bloqueo de los sitios de unión de la actina con la miosina. Para que esta unión se produzca deben flexionarse las moléculas de miosina por la articulación entre ambas meromiosinas. La meromiosina pesada se levanta y las cabezas de miosina se unen a la actina en el punto más cercano. Al continuar la flexión, las cabezas tiran de los filamentos de actina. Como las cabezas de cada mitad del miofilamento grueso se orientan en sentidos opuestos, los miofilamentos delgados tienden a coincidir en el centro de la sarcómera. Este proceso requiere la hidrólisis de ATP por la miosina, y debe repetirse varias veces hasta que la sarcómera quede completamente contraída. El deslizamiento producido en el filamento fino por una sola cabeza de miosina es insuficiente para situar esta cabeza en disposición de interactuar con otro monómero del filamento de actina que tenga la misma posición (cada vuelta del helicoide de actina es de 36.5 nm). Este espacio es salvado gracias a la actividad cooperativa de otros filamentos gruesos adyacentes. Cada filamento de actina está relacionado con tres filamentos gruesos, y la actuación de éstos supone un desplazamiento de unos 36 nm (coincide con el período de la hélice). 

Por tanto, dado que se debe cubrir una distancia de 0.2 μm (200 nm) en cada mitad de la sarcómera, se producen hasta 5 o 6 (200/36.5 = 5.47) conexiones-desconexiones actina-miosina por cabeza de miosina.

Filamentos intermedios.

Enumere las proteínas asociadas a los filamentos intermedios que conozca y diga con qué filamentos intermedios se encuentran asociadas.

Los filamentos intermedios son uno de los componentes del citoesqueleto, que se caracterizan por tener una función estructural, y ser más gruesos que los microfilamentos. Estos no constituyen un grupo homogéneo.

Las proteínas asociadas a filamentos intermedios (IFAP) unen filamentos entre sí o a otras estructuras. Las hay inespecíficas, como la plectina (500 kDa) q une filamentos de vimentina entre sí formando haces y une filamentos intermedios en general a otras estructuras (microtúbulos, filamentos de actina, miosina II y membrana plasmática). Y específicas, las cuales se asocian únicamente a uno o dos tipos de filamentos intermedios, los agrupan en haces. Destacan la epinemina (asociada a la vitemina), la Sinemina y paranemina (se unen a la desmina), filagrina y tricohialina (se unen a las queratinas).

Explique los filamentos de desmina. Diga su peso molecular aproximado y ponga algunos ejemplos de su localización intracelular.

Los filamentos intermedios de desmina conectan todas las placas de fijación entre sí. Estos filamentos están formados por una proteína de 53 kDa, similar a la proteína ácida fibrilar glial. Inicialmente se denominó esqueletina y más tarde desmina. Estos filamentos también se encuentran en células asimiladas a las musculares lisas, como los miofibroblastos, y en el músculo estriado. La desmina rodea e interconecta los discos Z. En el músculo estriado, la desmina participa también en la unión del retículo sarcoplásmico y los túbulos T a la sarcómera. De este modo, los filamentos de desmina consiguen la actividad integrada funcional de las sarcómeras. Durante la embriogénesis del músculo estriado los filamentos de desmina serían responsables del ensamblaje ordenado de los miofilamentos para formar las sarcómeras.

Explique los filamentos de queratina. Diga qué tipos de polipéptidos hay y en qué células se encuentran.

La queratina de los mamíferos está constituida por proteínas fibrilares que se unen formando filamentos intermedios de 8 nm de espesor. Los haces de filamentos de queratina forman una red que recorre todo el citoplasma y es particularmente densa bajo la membrana plasmática y rodeando el núcleo. Los filamentos que se insertan en desmosomas corresponden generalmente a queratinas. Las queratinas son insolubles en tampones acuosos, pero pueden extraerse con disolventes desnaturalizantes. Constituyen una amplia familia de polipéptidos, cuyos pesos moleculares varían desde 40 hasta 70 kDa. Estos polipéptidos están codificados por dos grandes grupos de genes, designados como tipo I (ácidas y de menor peso molecular) y II (neutras o básicas); cada uno de los grupos comprende un conjunto de genes cuyos productos dan lugar a 20 variedades de queratinas blandas y 18 tipos de queratinas duras. Durante el desarrollo fetal se produce un cambio en la expresión de queratinas según el tipo de epitelio: Epitelios simples (ovario) presentan K7, K8, K18 y K19. Epitelios complejos (glándulas y sus conductos, epitelios pseudoestratificados, de transición y algunos estratificados) contienen K4, K5, K6, K13, K14, K15, K17 y, menos frecuentemente, K8, K18 y K20. Epitelios planos poliestratificados, queratinzados o no, varían según el estrato celular. – Estrato basal: K5 y K14. – Estrato espinoso: K1 y K 10. – Estrato granuloso: K2 y K11. – Diferenciaciones epidérmicas: queratinas duras.

Enumere los filamentos intermedios que conozca y diga en qué tipos celulares se encuentra cada tipo.

Queratinas: células epiteliales (excepto los del iris y el cristalino del ojo, los glomérulos y los tubos renales), suelen estar anclados a los desmosomas y a los hemidesmosomas; en el citoplasma próximos al núcleo y también en el pelo, las plumas y las uñas. Neurofilamentos: en las células nerviosas, todo el cuerpo celular y prolongaciones de las neuronas. Gliofilamentos-proteína fibrilar glial (GFAP): todas las células gliales, tanto de vertebrados como de invertebradas. En el cuerpo celular y en las prolongaciones citoplasmáticas de los astrocitos y de las células de Schwann formando haces paralelos. Desmina: células musculares (lisas, cardiacas y esqueléticas) y en miofibroblastos. Vimentina: en las células del tejido conjuntivo, musculares y nerviosas. Fibroblastos, adipocitos, controcitos y osteocitos. En células epiteliales, melanocitos, células de Schwann, endoteliales y gliales. En células de origen mesenquimático. Láminas nucleares: en el núcleo. Nestina: descubierto recientemente en células madre. Periferina: en las neuronas (que tienen o envían sus axones fuera del sistema nervioso central: los de los ganglios raquídeos, simpáticos y parasimpáticos; las neuronas sensitivas motoras del asta anterior de la médula espinal). Internexina α: en neuronas del sistema nervioso periférico. Gefiltina y plasticina: en células ganglionares y en el nervio óptico.

Los epitelios tienen origen de los tres tejidos embrionarios: el ectodermo da lugar al sistema nervioso y a la epidermis; el endodermo da lugar al epitelio del tubo digestivo, a los pulmones y al bazo; y el mesodermo da lugar a las capas intermedias entre el tubo digestivo y a las gónadas.

Explique los filamentos de vimentina. Diga su peso molecular aproximado y ponga algunos ejemplos de su localización intracelular.

Algunos filamentos de células de origen mesodérmico están constituidos por una proteína de 57kDa denominada vimentina, similar a la de los filamentos de desmina y a la de los gliofilamentos. Estos filamentos son muy similares en todos los vertebrados. Constituye los filamentos intermedios más extendidos junto con la desmina, con la que coexiste en muchos casos. Se distribuyen de forma muy similar a la de los filamentos de queratina y los microtúbulos. Tienden a congregarse alrededor del núcleo, desde donde irradian hacia la membrana plasmática. Se ha supuesto que proporcionan un soporte mecánico y fijan la posición del núcleo, centriolo y complejo de Golgi. En el músculo estriado rodean los discos Z. Además, rodean los cromosomas durante la mitosis y se reparten con ellos entre ambas células hijas.

Microtúbulos.

Explique qué son los centros organizadores de microtúbulos y enumérelos. ¿Contienen alguna proteína especial? Diga también las proteínas asociadas a los microtúbulos que conoce.

Los centros organizadores de microtúbulos actúan de lugares de iniciación de la tubulogénesis (puntos de nucleación) y son indispensables en condiciones fisiológicas. Los MTOC mejor conocidos son los centriolos (en realidad, el material denso pericentriolar), los cuerpos basales de los cilios (iguales a los centríolos), los cinetócoros de cromosomas, y los poros de la envoltura nuclear o de las laminillas anilladas. En los MTOC hay tubulina γ, que forma un complejo en anillo desde donde se nuclean los microtúbulos. En cierto sentido, los propios fragmentos de microtúbulos podrían considerarse centros organizadores. Además de las tubulinas, en los microtúbulos existen otras proteínas denominadas proteínas asociadas a los microtúbulos (MAP). Entre ellas no están incluidas las proteínas que se unen específicamente a los microtúbulos de los centriolos y cilios, como la nexina y la dineína. Las MAP parecen colaborar en el ensamblaje de los dímeros para formar microtúbulos, en su estabilización y en su relación con los microtúbulos adyacentes. Otras proteínas relacionadas con los microtúbulos son la proteína motora quinesina, que interviene en el transporte anterógado y enzimas como la GTPasa, la transfosforilasa de GTP y, aunque sólo en algunos microtúbulos, la ATPasa.

Explique el ensamblaje de los microtúbulos. ¿Qué papel juega el GTP?

En condiciones experimentales, los procesos del ensamblaje de tubulinas se realiza de dos maneras: “in vitro” e “in vivo”.La tubulogénesis “in vitro” sigue el siguiente proceso de ensamblaje: 1-Unión de monómeros para formar dímeros. 2-Formación de espirales, anillos, anillos de doble pared (anillo de 16 tubulinas rodeado por otro de 24 tubulinas). 3-Apertura de cualquiera de estas estructuras para formar protofilamentos. 4-Asociación de los protofilamentos para formar láminas (normalmente de 13 protofilamentos aunque pueden variar desde ocho hasta 22). 5-Cierre de las láminas formando microtúbulos abiertos en C. 6-Cierre de las láminas formando verdaderos microtúbulos. //Además de los requisitos mínimos que deben observarse in vitro, el crecimiento de los microtúbulos en la célula (in vivo) en condiciones fisiológicas se ve favorecido por las MAP, el cAMP (que participa en la fosforilación de las MAP), una concentración adecuada de Ca²⁺ y, sobre todo, por los centros organizadores de microtúbulos (MTOC). Los centros organizadores de microtúbulos actúan de lugares de iniciación de la tubulogénesis (puntos de nucleación) y son indispensables en condiciones fisiológicas. Los MTOC mejor conocidos son los centríolos (en realidad, el material denso pericentriolar), los cuerpos basales de los cilios (iguales a los centriolos), los cinetócoros de cromosomas, y los poros de la envoltura nuclear o de las laminillas anilladas. La elongación del microtúbulo es más rápida que la nucleación, y tiene lugar mediante la incorporación de dímeros a los extremos de los microtúbulos. Para poder incorporarse a los microtúbulos, los dos monómeros de los dímeros de tubulinas libres deben unirse a GTP. Al incorporarse, el GTP de la tubulina β se hidroliza a GDP. El GTP de la tubulina α queda atrapado entre los dímeros y no se hidroliza ni intercambia nunca.

Enumere (sin explicar) las principales funciones de los microtúbulos.

Forma celular: su función es preservar la forma de las siguentes estructuras: Banda marginal de eritrocitos nucleados y plaquetas (se forma un anillo que mantiene la forma de estos), manguito o vaina caudal de espermátidas (condensación y alargamiento del núcleo y del citoplasma para configurar la cabeza del espermatozoide), axones y dendritas (mantiene la forma e intervienen en el transporte de estos), Axopodios (forman parte de estas prolongaciones), células libres como fibroblastos y leucocitos y células epiteliales.//* Transporte celular: las sustancias y las partículas se mueven por el citoplasma de forma saltatoria y uniforme por los microtúbulos: – Transporte axónico: transporte centrífugo y centrípeto a lo largo de axones y dendritas. //*Melanina y otros pigmentos: se forman prolongaciones citoplásmicas permitiendo que los gránulos de melanina emigren de la célula, pero la melanina puede regresar a esta (movimiento bipolarizado).//*Exocitosis, endocitosis y tráfico de vesículas: participan en el transporte de vesículas de exocitosis y endocitosis pero no en la formación de dichas vesículas, ni en su fusión con las membranas.//*Formación de la pared celular: proceso de exocitosis. Parece que los microtúbulos controlan la disposición de las fibrillas de celulosa que sirven de vías de transporte a las vesículas. * Transducción del estímulo en las células neurosensoriales: actúan como transductores mecánicos para la iniciación del impulso nervioso. * Desplazamiento de los receptores de membrana. * Movimiento de los cromosomas.

Explique la función de los microtúbulos en el transporte celular; compare el transporte axónico con el transporte de melanina.

Muchas de las partículas y sustancias que se transportan por el citoplasma se desplazan mediante movimientos saltatorios de velocidad constante utilizando haces de microtúbulos. El transporte axónico tiene lugar en las neuronas, donde los microtúbulos forman haces que recorren las prolongaciones celulares (dendritas y axón). El transporte a lo largo de axones y dendritas puede ser centrífugo (anterógrado) o centrípeto (retrógrado), con respecto al pericarion. El centrífugo puede ser lento, rápido y muy rápido. El transporte lento se denomina flujo axónico y no parece mediado por los microtúbulos. Los mismos microtúbulos también avanzan: se van formando en el extremo del pericarion y deshaciendo en el extremo axónico distal, a una velocidad similar a la del transporte lento. En el transporte rápido, y quizá en el muy rápido, intervienen los microtúbulos, que proporcionan las vías para el desplazamiento de las sustancias. Para que este transporte se realice existen al menos dos proteínas específicas que trasladan vesículas, y posiblemente grandes moléculas y orgánulos, a lo largo de los microtúbulos: quinesina (interviene en el transporte centrífugo o anterógrado, especialmente hacia el extremo (+)) y dineína citoplásmica (interviene en el transporte retrógrado, hacia el extremo (-)). El transporte de melanina se da en los melanóforos donde se forman numerosas prolongaciones citoplásmicas por las que emigran granos de melanina. El movimiento de esta es bipolarizado, pues puede regresar al cuerpo celular. Estas prolongaciones tienen un esqueleto de microtúbulos a los que se asocian la quinesina y la dineína citoplásmica (las 2 proteínas utilizadas en el transporte axónico). //Ante la estimulación con MSH, cAMP o el aumento de la concentración de Na+, la melanina emigra con un movimiento centrífugo espasmódico (resultado de que haya más quinesina que dineína). La disminución de cAMP o el incremento de la concentración del K+ hacen q la melanina se concentre en el centro celular con un movimiento centrípeto similar al “muy rápido” del axónico, de hecho alcanza mayores velocidades que este. Se debe a la inactivación de la quinesina permaneciendo constante la actuación de dineína.

Diga algunos agentes que actúen frente a los microtúbulos y explique cómo actúan.

Los agentes que regulan la formación de microtúbulos pueden ser agentes que favorecen su formación, agentes que impiden su polimerización y agentes que favorecen su despolimerización. Agentes que favorecen la formación de microtúbulos: como el agua pesada, el taxol, los policationes, la RNAasa, la insulina y el factor de crecimiento nervioso (NGF). Agentes que impiden la polimerización de microtúbulos: como la colchicina, que actúa fijándose a cada dímero de tubulinas. Esta fijación impide que los dímeros se ensamblen. Al evitar la polimerización de tubulinas, la colchicina disocia aquellos microtúbulos que están en un continuo proceso de organización y desorganización, como los del huso mitótico, pero no los que forman estructuras estables (cilios y flagelos). Los microtúbulos de los axones son más resistentes a la colchicina que los de otras células, ya que forman estructuras más estables. Los alcaloides de la vinca tienen una acción similar a la de la colchicina, aunque presentan algunas diferencias. Se unen a las tubulinas en el sitio de unión al GTP que estas poseen (diferente del sitio de unión a la colchicina). Desorganizan los microtúbulos sintetizados in vitro formando microtúbulos en hélice. También desorganizan los microtúbulos celulares dando lugar a agregados cristalinos, que forman hexágonos u otras figuras.//Hay otras muchas sustancias de efectos inhibidores de la tubulogénesis. Entre ellas están la podofilotoxina, la griseofulvina, el cacodilato, derivados arsénicos y sulfhidrilos, narcóticos, iones metálicos como Cd y Zn, polianiones y DNAasa. También hay agentes físicos que inhiben la tubulogénesis, como las altas presiones hidrostáticas, el frío (menos de 4 ^oC) y el calor (más de 40 ^oC). Agentes que favorecen la despolimerización de microtúbulos: como las proteínas catanina y catastrofina, que tienen actividad ATPasa y están presentes en muchas células, se unen a los extremos de los microtúbulos y los hienden a lo largo, separando los trece protofilamentos.

Matriz extracelular.

Explique la sintesis de fibras colágenas en un fibroblasto.

El colágeno se sintetiza en los fibroblastos. En el RER se inicia la síntesis en forma de procadenas α, precursoras del colágeno. Cada procadena presenta dos péptidos terminales (uno en cada extremo), que faltan en las cadenas definitivas de la molécula de tropocolágeno. Estos péptidos dirigen la formación del triple helicoide e impiden el autoensamblaje del colágeno. Mientras todavía están en el RER, los residuos de prolina y lisina son hidroxilados. En el complejo de Golgi las hidroxilisinas son glucosiladas y las procadenas α se unen formando triples helicoides. Estos conservan aun los péptidos terminales y se denominan moléculas de procolágeno. Las moléculas de procolágeno son segregadas al espacio extracelular, donde los péptidos terminales son eliminados por enzimas proteolíticas y las moléculas de procolágeno se convierten en moléculas de colágeno. La polimerización del colágeno en fibras colágenas se debe a la tendencia de las moléculas de colágeno a autoensamblarse, aunque es posible que el citoesqueleto también intervenga en la orientación de las fibras. La unión entre hileras de moléculas se produce mediante puentes de H cruzados entre los residuos de lisina. Con el microscopio electrónico se observan fibrillas de unos 10 nm sobre la superficie de la célula y en sus inmediaciones. Estas fibrillas constituyen las forma más simple de fibras colágenas (si se exceptúan las de las láminas basales) y se denominan fibras precolágenas. La polimerización puede continuar para formar fibras más gruesas, de hasta 100 nm. El grosor que llega a alcanzar una fibra depende del momento en que se rodeen de una sustancia que impide que se puedan añadir nuevas moléculas de tropocolágeno a la fibra. Las fibras colágenas se degradan por colagenasas.

Enumere y describa brevemente los principales proteoglucanos de la matriz extracelular. ¿Qué glucosaminoglucanos contienen?

Angracano: Contiene GAG como condroitín-sulfato y queratán-sulfato. De 80-130 cadenas. Se localiza en el cartílago y su función es el soporte mecánico. Betaglucano: Contienee condroitín-sulfato y dematán-sulfato. Una cadena. Se localiza en la superficie celular y en la matriz extracelular. Sun función es unirse al TGF-β. Decorina: Condroitín-sulfato y dermatán-sulfato. Una cadena. Se localiza en la matriz de los tejidos conjuntivos. Se une al colágeno tipo I y al TGF-β. Perlecano: Heparán-sulfato. De 2 a 15 cadenas. Se localiza en la lámina basal, y su función es de soporte y filtro. Serglicina: Condroitín-sulfato y dumatán-sulfato. De 10 a 15 cadenas. Se localiza en las vesículas de secreción en los leucocitos. Su función es el empaquetamiento de moléculas segregadas. Sindecano-1: Condroitín-sulfato y heparán-sulfato-1. De 1 a 3 cadenas. Se localiza en la superficie de los fibroblastos y de las células epiteliales. Su función consiste en unirse al FGF (adhesión celular).

Enumere y describa brevemente las principales glucoproteínas de la matriz extracelular.

Moléculas de tropocolágeno: cadena definitiva de triple helicoide sin péptidos terminales que en la matriz extracelular se polimerizará en fibras colágenas.Fibronectina: es una gran glucoproteína que forma fibras. Consta de dos monómeros fibrosos idénticos unidos por sus extremos carboxilos mediante enlaces disulfuro. Cada monómero presenta varios dominios globulares separados por regiones flexibles. Uno de los dominios se une al colágeno, otro a la heparina y otro a receptores específicos de la superficie de varios tipos de células. La fibronectina es producida por los fibroblastos, miofibroblastos, condrocitos, células de Schwann, astrocitos, células epiteliales y endoteliales. También se ha encontrado en los gránulos de las plaquetas, en la sangre y en otros líquidos corporales. La fibronectina se encuentra por toda la matriz del tejido conjuntivo y sobre la superficie de varios tipos celulares como los fibroblastos.Tenascina: la glucoproteína tenascina consta de seis cadenas polipeptídicas, que se unen entre sí por enlaces disulfuro para configurarse radialmente formando un complejo en rueda de carro. Cada cadena comprende secuencias repetitivas de aa y presenta varios dominios, uno de los cuales se une a la fibronectina y otro al sindecano. La tenascina es menos abundante que la fibronectina en el tejido conjuntivo, y se encuentra sobre todo en los tejidos embrionarios y en el tejido nervioso.Trombospondina: es una glucoproteína de adhesión muy abundante en los gránulos de las plaquetas, que la segregan durante la coagulación de la sangre. También abunda alrededor de los vasos sanguíneos. Es sintetizada y segregada a la matriz extracelular por los fibroblastos, las células musculare lisas, los macrófagos y las células endoteliales. Se une a la superficie de las células que la segregan y también al colágeno, a la heparina y a la fibronectina.Laminina: la laminina se localiza únicamente en la lámina basal, que sintetizan los epitelios y algunos tipos celulares concretos, como las células musculares y algunas asimiladas a ellas, los adipocitos, las células de Schwann y las células de  Leydig (pero no los fibroblastos). Consta de tres polipéptidos diferentes, unidos entre sí por puentes disulfuro y dispuestos en una molécula con forma de cruz latina. La molécula de laminina presenta varios dominios, uno de los cuales se une al perlecano, otro al nidógeno (entactina) y dos o más se unen a receptores de la superficie celular específicos para la laminina.Nidógeno (entactina): el nidógeno o endactina es una pequeña proteína que tiene una configuración en forma de pesa y se sitúa en el cruce de los brazos de la laminina. Se une también al colágeno de tipo IV, por lo que parece que sirve de enlace entre ambas proteínas.

Compare las fibras colágenas típicas con las fibras reticulares y con otras fibrillas constituidas también por colágeno. ¿En qué variedades de conjuntivo se encuentran cada una de ellas?

Las fibras típicas de colágeno tipo I se caracterizan por su flexibilidad y resistencia a la tracción. Están constituidas por moléculas de la glucoproteína denominada colágeno. En cada molécula se repite una secuencia de tres aa, de los cuales uno es la glicina y los otros dos varían según el tipo de cadena (al segundo grupo pertenecen la prolina y la alanina y al tercero la hridroxiprolina y otros aminoácidos variables). Las moléculas de colágeno se disponen en forma escalonada, formando fibrillas. Estas fibrillas se agrupan en haces de 1 -13 nm de anchura constituido por haces menores. Su longitud son 280 nm, el periodo 64 nm y el grosor 150 nm. Las fibras reticulares están constituidas por fibrillas de colágeno III. Son más delgadas que las colágenas ordinarias, forman haces de 0,5 a 2 μm de espesor. Las podemos encontrar en la lámina fibrorreticular de las membranas basales de los epitelios y células musculares lisas y estriadas. También las encontramos en las paredes de los vasos sanguíneos y en la trama que sostiene las células adiposas la que forma los órganos linfoides y hematopoyéticos y la que rodea los cordones de las glándulas endocrinas y las laminillas hepáticas. Se encuentran en el tejido conjuntivo denominado reticular. Su longitud son 280 nm, el periodo no se distingue bien y el grosor son 30/50 nm. Las fibras elásticas son fibras de 0,2 a 1 μm de anchura que, a diferencia de las fibras colágenas se dividen y anastomosan. Su característica funcional más importante es su elasticidad: se estiran sin romperse hasta alcanzar el 150% de su longitud cuando se ejerce una fuerza sobre ellas de unos 30 kg/cm². Son más refringentes que las fibras colágenas. Las fibras elásticas son sintetizadas por los fibroblastos o por las células musculares de las arterias. En el interior de estos tipos celulares pueden observarse las microfibrillas de 12 nm, en una mtriz amorfa, formando la tropoelastina. No contienen prolina ni lisina; en cambio, son ricas en aminoácidos polares y cisteína. La glucoproteína predominante se llama fibrilina; no es sulfatada y pesa 350 kDa. Hay, al menos, tres variedades de fibrilinas (fibrilinas 1, 2 y 3). Destacan en el tejido conjuntivo elástico, en algunos tejidos conjuntivos fibrosos y en las arterias. Cuando son muy abundantes dan al tejido un color amarillento.

Explique las fibras elásticas. ¿Cuál es su estructura y composición? ¿Dónde se encuentran? ¿Cómo se desarrollan y envejecen?

Son fibras de 0,2 a 1 μm de anchura que, a diferencia de las fibras colágenas se dividen y anastomosan. Su característica funcional más importante es su elasticidad: se estiran sin romperse hasta alcanzar el 150% de su longitud cuando se ejerce una fuerza sobre ellas de unos 30 kg/cm². Se tiñen con orceína y fuscina-resorcina y no son argirófilas. Son más refringentes que las fibras colágenas. Con el ME una fibra elástica aparece como conjuntos de microfibrillas que forman haces más o menos paralelos. Las microfibrillas comprenden varias glucoproteínas, algunas de las cuales guardan cierto parecido químico con el colágeno, mientras que otras difieren notablemente de éste. No contienen prolina ni lisina; en cambio, son ricas en aá polares y cisteína. La glucoproteína predominante se llama fibrilina; no es sulfatada y pesa 350 kDa. Hay, al menos, tres variedades de fibrilinas (1, 2 y 3). Están presentes en toda la escala zoológica, desde los cnidarios a los vertebrados, con una estructura y composición bastante conservada. Destacan en el tejido conjuntivo elástico, en algunos tejidos conjuntivos fibrosos y en las arterias. Cuando son muy abundantes dan al tejido un color amarillento. Las fibras elásticas son sintetizadas por los fibroblastos o por las células musculares de las arterias. En el interior de estos tipos celulares pueden observarse las microfibrillas de 12 nm, en una mtriz amorfa, formando la tropoelastina. Esta matriz se segrega al espacio extracelular y se ensambla en fibrillas, observables en invaginaciones de la superficie celular. En la elastogénesis, primero aparecen las microfibrillas y luego la matriz amorfa (elastina). Las microfibrillas dan forma al depósito de elastina, constituyendo inicialmente el esqueleto de la fibra elástica. A medida que la fibra se desarrolla disminuyen las microfibrillas, que quedan limitadas a la periferia de la fibra elástica mientras que la matriz amorfa se extiende. Más tarde aparecen zonas densas dentro de la matriz amorfa. Con la edad aumentan estas zonas densas, apenas se conservan microfibrillas y las fibras se fragmentan y se desintegran (elastosis). Las microfibrillas se destruyen con tripsina. En el envejecimiento y en enfermedades autoinmunitarias, las microfibrillas se rodean de amiloide y glucoproteínas adhesivas como la vitronectina.

¿Cuáles son los principales tipos de colágeno? ¿A qué tipos de fibras dan lugar y dónde se encuentran?

Los cuatro tipos más frecuentes de moléculas de colágeno son: Tipo I: Forma gruesas fibrillas y es el tipo más frecuente y abundante. Encontramos este tipo de colágeno en la dermis, los tendones, los ligamentos, el hueso, la dentina, la córnea y el tejido conjuntivo de la cápsula y armazón de muchos órganos. Tipo II: Forma finas fibrillas y las encontramos en el cartílago, discos intervertebrales, la notocorda y el cuerpo vítreo. Tipo III: Forma las denominadas fibras reticulares de 30-50 nm de espesor. Las encontramos en el tejido conjuntivo denominado reticular, la dermis, los vasos sanguíneos, la lámina propia de las mucosas, el tejido conjuntivo intersticial de muchos órganos y el tejido conjuntivo del músculo. Tipo IV: Las moléculas de tropocolágeno mantienen las secuencias peptídicas terminales en ambos extremos. A través de estos péptidos se relacionan las diferentes moléculas de tropocolágeno formando redes tridimensionales en la que los péptidos carboxiterminales se asocian cabeza con cabeza. Podemos encontrar este tipo de fibras colágenas en las láminas basales donde forma finos filamentos de 1,5 nm de espesor.

Enumere los principales GAG de la matriz extracelular y diga dónde se encuentran predominantemente. ¿Cuál es su estructura molecular?

Ácido hialurónico: formado por ácido glucurónico y N-acetil-D-glucosamina. Se localiza en el tejido conjuntivo en general; cartílago, líquido sinovial y cuerpo vítreo. Condroitín-sulfato 4: formado por Ac.glucurónico y N-acetil-D-galactosamina. Se localiza en tejido conjuntivo de la dermis, arterias y córnea; cartílago y huesos. Condroitín-sufato 6: formado por ácido glucurónico y N-acetil-D-galactosamina.Se localiza en tejido conjuntivo de la dermis; arterias y corneas; cartílago y hueso. Dermatán-sulfato: formado por ácido-D-glucurónico/ác. L-idurónico y N-acetil-D-galactosamina. Se localiza en tejido conjuntivo de la dermis, vasos sanguíneos, corazón y sangre. Heparán-sultafo (sulfato de heparina): formado por ácido-D-glucurónico/ác  L-idurónico y N-acetil-D-glucosamina. Se localiza en tejido conjuntivo de las arterias, pulmón, corazón, lámina basal y superficies celulares. Heparina: formado por Ac.glucurónico/ ác. L-idurónico y N-acetil-D-glucosamina Se localiza en tejido conjuntivo de la dermis, pulmón e hígado y en gránuls de células cebadas. Queratán-sulfato: formado por D-galactosa y N-acetil-D-glucosamina Se localiza en tejido conjuntivo de la córnea, cartílago, discos invertebrales.

Pared celular.

Explique cuál es la estructura molecular de la pared celular primaria vegetal. ¿Qué diferencia hay entre las moléculas de celulosa y hemicelulosa?

Es más gruesa que la lámina media. Está formada por numerosas microfibrillas de celulosa, entremezcladas o formando planos, lo que facilita el crecimiento de la pared primaria (es extensible). Cada celulosa comprende entre 500 y 5000 residuos de glucosa (la longitud de las microfibrillas es de hasta 2 μ). Adosadas a las microfibrillas hay moléculas de hemicelulosa y entre las microfibrillas hay una matriz de pectatos y proteínas. //La celulosa forma microfibrillas de longitud y diámetro variables, pero también forma de igual longitud pero menor grosor: fibrillas elementales (adosadas lateralmente se llaman microfibrillas). Cada microfibrilla está constituida por 40-70 moléculas de células dispuestas paralelamente. Los residuos de glucosa están polimerizados linealmente mediante enlaces glucosídicos β-1-4. Todas las moléculas tienen la misma polaridad y se unen transversalmente entre sí por puentes de hidrógeno. La hemicelulosa también es un polímero de glucosa, con enlaces glucosídicos β-1-4, pero al que se añaden cadenas laterales formadas por otros monosacáridos, como manosa y xilosa. Esta se sintetiza en el complejo de Golgi (por ello quizá no polimeriza en microfibrillas), mientras que la celulosa se sintetiza en la membrana plasmática.

Explique y dibuje cómo tiene lugar la síntesis de las microfibrillas de celulosa en la pared celular vegetal.

Esta síntesis se realiza en la propia membrana plasmática donde la celulosa sintetasa (enzima que cataliza la síntesis de celulosa unida al nucleótido UDP) forma unas estructuras denominadas rosetas, que quedan embebidas en la bicapa lipídica (50 nm de diámetro, seis subunidades que dejan entre sí un canal central). En ese canal se polimeriza la glucosa para formar las moléculas de celulosa, que se disponen paralelas y cristalizan inmediatamente dando lugar a la microfibrilla. Cada roseta forma una sola microfibrilla que continúa creciendo mientras la roseta se desplaza a lo largo de la membrana plasmática y prosigue la polimerización de la glucosa. Las rosetas se desplazan por la membrana a lo largo de carriles proporcionados por microtúbulos en la periferia del citoplasma, determinando la orientación de las microfibrillas. Donde faltan microtúbulos corticales no se forman microfibrillas, ya que no pueden desplazarse las rosetas. La expansión de la pared celular se produce debido a la presión de turgencia sobre la plasticidad de la pared. En las paredes laterales de la célula en elongación se depositan nuevas microfibrillas que se disponen perpendicularmente al eje de la elongación de la célula, de tal modo que la hélice formada inicialmente se pueda estirar durante el crecimiento y en sus huecos se puedan depositar nuevas hélices.

¿Qué diferencia hay entre un plasmodesmo, un campo de poros primario y una punteadura simple?

Los plasmodesmos son canales o poros que establecen la comunicación entre células hijas durante la formación de la pared celular. Tienen un diámetro de 20-40 nm. Se forman también en lugares donde las células establecen contacto con otras células. Se establece la libre circulación de líquidos y sustancias necesarias para el mantenimiento de la tonicidad de la célula vegetal y sus funciones. Un campo de poros es una depresión en la pared primaria que queda atravesada por un grupo muy numeroso de plasmodesmos. Ahí se inhibe el depósito celulósico que va engrosando el resto de la pared celular primaria durante el crecimiento y el desarrollo de la célula. Las punteaduras simples son interrupciones de la pared celular originados por un campo de poros que han inhibido tanto el engrosamiento de la pared primaria como el depósito posterior de la pared secundaria. Facilitan los intercambios en células con gruesas paredes secundarias (tráqueas, traqueidas y fibras esclerenquimáticas). La célula presenta pared secundaria excepto en las punteaduras, donde quedan lo que eran campos de poros cuando la célula solo tenía pared primaria.                                                                                                                                                                               

Explique y dibuje la estructura de la pared celular secundaria vegetal. ¿Qué sustancias la componen o pueden llegar a formar parte de ella?

La pared secundaria solo está presente en algunos tipos celulares y es mucho más gruesa que la pared primaria, con moléculas de celulosa más largas.

Comprende tres subcapas, S1, S2 y S3, en las que las microfibrillas de celulosa se disponen ordenadamente en varios planos.

Además de celulosa, la pared secundaria suele contener lignina (en las tráqueas y traqueadas del xilema y en la esclerénquima) y suberina, en la corteza de tallos y raíces.

Explique las diferencias entre lámina media, pared celular primaria y pared secundaria de las células de vegetales superiores.

La lámina media es la capa más externa de la pared celular y suele ser compartida por células adyacentes. Está constituida por pectatos y proteínas, mientras que la pared primaria es más gruesa y no es birrefringente, formada por microfibrillas de celulosa entremezcladas. Adosadas a las microfibrillas hay moléculas de hemicelulosa. La pared secundaria solo está presente en algunos tipos celulares y es mucho más gruesa que la pared primaria, con moléculas de celulosa más largas. Comprende tres subcapas, S1, S2 y S3, en las que las microfibrillas de celulosa se disponen ordenadamente en varios planos. Además de celulosa, la pared secundaria suele contener lignina (en las tráqueas y traqueadas del xilema y en la esclerénquima) y suberina, en la corteza de tallos y raíces.

Uniones intercelulares.

Diga un ejemplo de cada uno de los cuatro siguientes tipos de moléculas de adhesión celular: cadherinas, selectinas, integrinas y moléculas CAM de la superfamilia inmunoglobulinas. Diga un tipo celular donde se encuentren.

Cadherinas: E (uvomorulina). Se encuentran en la mayoría de las células epiteliales, así como en las células del embrión de los mamíferos antes de su nidación en el útero. Son uniones entre células. Selectinas: Selectina L, en la membrana plasmática de la mayoría de los tipos de leucocitos. Son uniones de la célula con la matriz. Integrinas: Las integrinas con cadena β₃ se localizan, entre otras células, en las plaquetas, y se unen al fibrinógeno participando en la coagulación celular. Moléculas CAM de la superfamilia inmunoglobulinas: La molécula de adhesión intercelular (I-CAM) que comprende al menos tres tipos que están presentes en muchos tipos celulares (concretamente en las células endoteliales).

En las uniones de anclaje de filamentos de actina a la membrana plasmática ¿qué diferencias hay entre la unión entre células (zonula adherens) y la unión de la célula a la matriz extracelular?

Tanto las uniones entre células como las uniones de la célula a la matriz extracelular presentan un material denso bajo la membrana en la que se anclan los filamentos de actina y que contiene actinina α, proteínas de coronación y vinculina. La diferencia radica en que en el caso de las uniones célula-matriz extracelular, en lugar de cateninas, que son proteínas globulares de tres tipos (α, β y γ), contiene la proteína talina. La mayor diferencia es que la glucoproteína transmembranosa de las últimas no es una cadherina sino una integrina, denominada receptor de fibronectina, que sobresale en el espacio extracelular y se une a la fibronectina. Esta a su vez de relaciona con componentes de la matriz extracelular, como fibrillas de colágeno y proteoglucanos.

¿Qué son las integrinas? ¿Qué tipos conoce y cuáles son sus receptores?

Las integrinas difieren de otros receptores de membrana por su escasa afinidad y porque están presentes en una gran concentración en la superficie celular. La molécula consta de dos cadenas glucoproteicas, α y β. Las integrinas adhieren las células a la matriz extracelular o a otras células mediante uniones heterófilas diversas. Las integrinas con cadenas β₁, β₃ o β₄ se unen a receptores de moléculas de la matriz extracelular, como la fibronectina, la laminina y el colágeno. Algunas integrinas solo se unen a un único tipo de molécula y otras a varias. Las integrinas con cadena β₃ se localizan, entre otras células, en las plaquetas, y se unen al fibrinógeno participando en la coagulación celular. Otras integrinas transmiten señales intracelulares. Las integrinas con cadena de tipo β₂ y algunas con cadena β₁ intervienen en contactos célula-célula. Los receptores de estas integrinas en la superficie de las células endoteliales son moléculas de la superfamilia de las inmunoglobulinas.

¿Qué son las móleculas de adhesión celular de la superfamilia inmunoglobulinas? ¿Qué tipos conoce y cuáles son sus receptores?

Aquellas que intervienen en uniones no visibles e independientes de Ca²⁺. Pueden ser: Molécula de adhesión intercelular (I-CAM): comprende al menos tres tipos que están presentes en muchos tipos celulares (concretamente en las células endoteliales). A estos receptores se unen las células sanguíneas con receptores del tipo de la integrina con cadena β₂ para atravesar el endotelio. Molécula de adhesión de las células vasculares (V-CAM): se encuentra en células endoteliales, pero también en macrófagos y en muchas células relacionadas con el sistema inmunitario. Su receptor es la integrina VLA-4. Molécula de adhesión de las células nerviosas (N-CAM): se unen por interacción homófila, se encuentra en las neuronas e interviene en la organización del sistema nervioso central. Otras moléculas presentes en el SN son la molécula de adhesión neuroglial (Ng-CAM), la glucoproteína asociada a mielina (MAG) y la contactina.

¿Qué son las cadherinas? ¿Qué tipos conoce y cuáles son sus receptores?

Las cadherinas se encuentran en la superficie de las células epiteliales. Su molécula contiene 700-750 aa, es de paso simple y presenta cinco dominios, cuatro de los cuales son homólogos y contienen sitios de unión al Ca²⁺. Forman dímeros u oligómeros, que se unen a una cadherina del mismo tipo en la célula anexa (unión homófila). Algunos tipos son cadherina E (uvomorulina), en la mayoría de las células epiteliales, así como en las células del embrión de los mamíferos antes de su nidación en el útero; cadherina N, en células nerviosas, musculares cardíacas y del cristalino, y en algunos fibroblastos; cadherina P en la epidermis, la placenta y, de forma transitoria, en algunos tejidos embrionarios; y cadherina VE, en las células endoteliales. Existen otras cadherinas menos comunes que son las denominadas Fat, OB, K, L-CAM, T, la desmocolina y la desmogleína.

¿Qué son las selectinas? ¿Qué tipos conoce y cuáles son sus receptores?

Las selectinas pertenecen al grupo de las lectinas. La unión con su receptor es heterófila; es decir, las moléculas de superficie que interaccionan son diferentes y encajan una en la otra. Los receptores para las selectinas son algunos oligosacáridos que forman parte de glucoproteínas o glucolípidos de la membrana plasmática. Estas uniones intervienen en el paso de varios tipos de células sanguíneas que atraviesan el endotelio para acudir a su destino. La membrana plasmática de la mayoría de los tipos de leucocitos presenta selectina L, que interacciona con un oligosacárido presente en una molécula de adhesión celular (CAM) de la célula endotelial. Las propias células endoteliales poseen también dos tipos de selectinas , E y P (P presente en las plaquetas), que interaccionan con un oligosacárido denominado CLA-1 o antígeno de Lewis sializado en la superficie de los leucocitos.

Dibuje y explique qué es una unión íntima (zonula occludens).

Es la porción más apical del complejo de unión, en la que las membranas plasmáticas de las células adyacentes establecen contacto. En la unión “occludens” (íntima o estrecha) no hay separación entre las células adyacentes (la hemimembrana externa de ambas células se fusiona). La unión se extiende aproximadamente 1 μm en profundidad y forma un cinturón alrededor de la célula (impidiendo el paso de cualquier sustancia que tenga que ser llevado a cabo a través de la membrana plasmática en contacto con la luz, como la de las microvellosidades en el caso del intestino). Los contactos entre ambas células tienen un aspecto reticulado, lo que indica que no hay fusión total entre las hemimembranas externas adyacentes, sino a intervalos, formando líneas filiformes continuas. Estas líneas son proteínas transmembranosas específicas, como la claudina o la ocludina. Las uniones íntimas son impermeables para la mayoría de las moléculas, pero permiten el paso a algunos iones. Además, las células pueden modificar estas uniones para permitir el paso de ciertas sustancias, cuando hay tal exceso de ellas que el transporte a través de la membrana no es lo suficientemente rápido para incorporarlas, como por ejemplo el exceso de aminoácidos y de azúcares en el intestino.

Dibuje y explique qué es una unión de nexo o hendidura.

Las células no están en contacto sino que hay una separación de 2 nm que está atravesada por cientos de conexones (unidad funcional de la unión). Cada conexón mide 6,5 nm de diámetro y sus centros equidistan 9 nm. Están constituidos por seis subunidades llamadas conexinas, que entre sí dejan un canal central hidrófilo de 5 nm de diámetro, por este canal se comunican ambas células. Cada conexina (proteína de 30 kDa y 280 aminoácidos) atraviesa la bicapa lipídica formando cuatro hélices α. Puede haber dos conexinas diferentes en un conexón. A través del canal pueden pasar partículas de peso molecular inferior a 1 kDa o más pequeñas de 5 nm, como iones, aminoácidos, glucosa… Esto implica que las células acopladas comparten diversas moléculas pequeñas. Este tipo de acoplamiento permite una cooperación eléctrica y química entre las células. El funcionamiento de este tipo de comunicación depende de la energía proporcionada por el ATP. Ante estímulos la célula puede modificar la permeabilidad de estos canales, que aumenta con el glucagón que induce un incremento del AMPc, y se reduce al descender el pH o al aumentar la concentración intracelular del Ca²⁺. En algunas células la permeabilidad está regulada también por gradientes de voltaje o por señales químicas extracelulares.

Dibuje y explique qué es un hemidesmosoma. ¿Dónde se localiza?

Un hemidesmosoma es una placa de fijación de los filamentos intermedios con la matriz extracelular. Los que mejor se conocen son los que se establecen entre la superficie basal del estrato germinativo de los epitelios planos poliestratificados y la membrana basal que descansa sobre tejido conjuntivo. Diferencias con los desmosomas: -Las proteínas del material denso intracelular son la plectina y la BPAG1. -Las glucoproteínas transmembranosas son la integrina  alfa6-beta4 y el colágeno XVII. -La lámina basal está conectada a las fibras de colágeno de la dermis. -Los filamentos de queratina terminan en el material denso y no forman asas.

Dibuje y explique qué es un desmosoma (macula adherens).

La zonula adherens, también llamada desmosoma en banda o banda de adhesión, se encuentra inmediatamente a continuación de la zonula occludens en el complejo de unión. En ella se produce un ensanchamiento del espacio intercelular (unos 25 nm), que forma también un cinturón alrededor de la célula. En el lado interno de la membrana se observa un material moderadamente denso a los electrones, donde se anclan internamente los filamentos de actina del velo terminal. Las zonas semidensas de anclaje contienen proteínas como la proteína de coronación (cap-Z), actinina α, vinculina y cateninas. La membrana plasmática en la zona de unión contiene cadherina E o uvomorulina. Esta proteína sobresale en el espacio intercelular y une ambas células. Estas uniones aparecen ya en estadios muy primitivos del desarrollo embrionario.

Compare una línea o disco Z del músculo estriado de mamíferos con una unión del tipo zonula adherens.

Ambas estructuras poseen zonas en donde se anclan filamentos de actina, en los discos Z es el extremo (+) y en la zónula adherens es en un material  moderadamente denso a los electrones. Tanto en los discos como en las zónulas adherens pueden encontarse: proteínas de coronación (cap-z) que evitan la polimerización de los filamentos de actina limitando su crecimiento, actinina α  que forma delgados filamentos entre filamentos de actina adyacentes, y vinculina que une filamentos de actina a la membrana (encontrándose, en líneas Z, en la unión de la última sarcómera a la membrana plasmática). // Difieren en su localización, estando los discos Z en los límites de la sarcómera y las zónulas adherens a continuación de las occludens. Además las zónulas adherens se halla un tipo de proteínas que en discos está ausente: las cateninas. Las cateninas son proteínas globulares (α, β y γ). En estas uniones siempre hay dos cateninas, una siempre es α (del lado de la actina) y la otra es la β o la γ (nunca ambas) del lado cadherina.

Mitosis.

Describa e ilustre con un dibujo la citocinesis de las células vegetales superiores.

En la citocinesis de las células vegetales no se produce un estrangulamiento del citoplasma, sino un proceso peculiar comparable a la secreción celular. La placa celular donde se situaron los cromosomas metafásicos quedó ya determinada en la profase por la formación de una banda periférica de microtúbulos. En el comienzo de la telofase, a ambos lados de esta placa se disponen numerosos complejos de Golgi, que se muestran muy activos y segregan numerosas vesículas que se disponen exactamente en la placa celular. Atravesando perpendicularmente la placa se encuentran numerosos microtúbulos, que forman el fragmoplasto y que dirigen las vesículas del complejo de Golgi hacia la placa celular. Las vesículas, cada vez más numerosas, se fusionan entre sí desde el centro de la placa celular hasta los bordes, originando las membranas plasmáticas de ambas células hijas en la placa celular. El contenido de las vesículas queda entre ambas membranas y, al fusionarse las vesículas, da lugar a la primera pared divisoria entre las dos células hijas: la lámina media. Esta lámina establece contacto con la parte más interna de la pared de la célula madre quedando las dos células hijas entre sí por la lámina media. Pero la separación no es completa; entre las células hijas quedan numerosas comunicaciones, a modo de canales con un diámetro de unos 40 nm de diámetro: son los plasmodesmos, que comunican ambas células. Los plasmodesmos se encuentran inicialmente muy próximos entre sí, pero con el crecimiento celular su densidad va disminuyendo al depositarse pared celular entre ellos

¿Qué diferencia hay entre la anafase A y la anafase B en la mitosis?

En la anafase A se separan ambas cromátidas del cromosoma. Por acción de la dineína cinetocórica cada cromátida se desplaza hacia su polo. Los microtúbulos cromosómicos se acortan por pérdida de tubulinas en el cinetocoro. Los micrtúbulos polares siguen creciendo aumentando la zona de entrecruzamiento por adición de tubulinas en sus extremos +. En la anafase B lo que ocurre es que el huso se alarga, aumentando la distancia entre los polos por acción de  las quinesinas de los microtúbulos polares, los cuales deslizan los microtubulos de un casquete respecto a los del otro. Las dineínas presentes en los microtúbulos del áster empujan la membrana de los casquetes polares, contribuyendo así al alargamiento de la célula.

Explique qué tipo de microtúbulos del huso intervienen en el alargamiento del huso en la anafase mitótica y cómo se produce dicho alargamiento.

El alargamiento del huso se produce por la acción de las proteínas del tipo quinesina, las cuales establecen puentes que unen los microtúbulos polares solapados en el ecuador de la célula y los deslizan hacia el polo del que provienen. En este proceso de elongación intervienen también otras proteínas motoras, que son del tipo dineína citoplásmica; estas proteínas unen los microtúbulos del áster a la membrana plasmática o a proteínas de la corteza celular subyacente, contribuyendo al desplazamiento de los centriolos y ásteres y al alargamiento de la célula.

¿Qué imagen morfológica marca el comienzo de cada una de las etapas de la mitosis? ¿Cuál es la duración relativa de cada una de ellas? ¿En qué momento se inicia la separación de la pareja de centriolos y su duplicación?

Profase:hay una reorganización del citoesqueleto, responsable de la forma celular. Las células animales pierden su forma habitual para adquirir una forma esférica. La actina y la miosina se dispersan por toda la célula y los microtúbulos se fragmentan y reorganizan para formar el huso. Las células vegetales no cambian su forma debido a que la pared celular es rígida, pero en el ecuador de la célula se observan bajo la membrana plasmática muchos microtúbulos que forman un anillo (banda profásica de microtúbulos). Dura el 40% del tiempo.Prometafase: comienza con la desintegración de la envoltura nuclear. El nucléolo termina de desintegrarse y el huso se extiende de polo a polo de a celula. Los cromosomas aparecen completamente individualizados. Dura muy poco tiempo. Metafase: comienza cuando los cromosomas alcanzan el plano ecuatorial. Allí, los cromosomas quedan conectados a ambos polos mediante microtúbulos polares. La actina y la miosina se concentran en la placa ecuatorial. En las células animales, los cromosomas tienden a disponerse radialmente en la periferia del huso, mientras que en las vegetales se disponen irregularmente y ocupan toda la superficie del plano ecuatorial. Dura el 20% del tiempo. Anafase: en el transcurso de esta etapa, los cromosomas hijos, ya individualizados, se mueven hacia los polos.Se distinguen a su vez dos etapas, la anafase A, en la que se produce la separación de ambas cromátidas, las cuales constituyen los nuevos cromosomas hijos, y la anafase B, caracterizada por el alargamiento del huso y el depósito en el ecuador celular de una matriz densa de actina y miosina. Dura un 10% del tiempo. Telofase: su comienzo queda señalado por el final de la emigración polar de los cromosomas hijos. Los cromosomas comienzan a desenrollarse y se vuelven cada vez menos condensados. Dura el 30% del tiempo. La separación de la pareja de centriolos comienza  a mediados del G1 y se empiezan a duplicar a finales del G1 o principios del S. A finales de G2 la terminan, dando lugar a una doble pareja de centriolos. El periodo G1 dura aproximadamente cinco veces más que la mitosis. Las fases G2 y S suelen ser rápidas.

Explique e ilustre con un dibujo cómo actúan los microtúbulos cromosómicos en la mitosis. ¿Cómo se produce la colocación de los cromosomas en la placa ecuatorial metafásica y cómo se produce la emigración de los cromosomas en la anafase?

En la metafase los microtúbulos polares de ambos polos se entrecruzan en el ecuador. El otro cinetocoro de cada cromosoma queda también unido al otro polo por microtúbulos cromosómicos, y el cromosoma se detiene en la placa ecuatorial. En la anafase A en cada cromosoma se separan ambas cromátidas que ahora pueden moverse independientemente. Por acción de la dineína cinetocórica, cada cromátida se desplaza hacia su polo; los microtúbulos cromosómicos se acortan por pérdida de tubulinas en el cinetócoro. Los microtúbulos polares continúan creciendo, aumentando la zona de entrecruzamiento. En la anafase B el huso se alarga, aumentando la distancia entre los polos, por acción de las quinesinas de los microtúbulos polares, que deslizan los microtúbulos de un casquete respecto a los de otro, moviendo cada casquete hacia su polo. Las dineínas presentes en los microtúbulos del áster empujan la membrana plasmática de los casquetes polares, contribuyendo al alargamiento de la célula. En todo momento, hay una ganancia lenta de tubulinas en los cinetócoros y una pérdida lenta de tubulinas en los polos del huso, con independencia de la fase mitótica de que se trate.

¿Qué es la división directa y qué organismos la presentan?

La presentan organismos procariotas. La idea fundamental que subyace en el concepto de amitosis es el reparto aleatorio del contenido nuclear, por simple estiramiento y estrangulamiento del núcleo, en contraposición a la idea de mitosis, que implica un reparto ordenado e igualitario del material genético (cromosomas). La división directa o binaria (fisión) es la división celular de los procariotas que no se produce por mitosis, sino mediante una separación de las dos copias del cromosoma acoplada directamente a la división del citoplasma. Cada una de estas copias se encuentra unida a una zona especializada de la membrana plasmática. Las dos copias se separan por estrangulación de la membrana entre los puntos de anclaje de una y otra copia, formándose dos células hijas, cada una con una copia del cromosoma. Esta citocinesis depende de una proteína filamentosa, llamada FtsZ, que es una GTPasa relacionada con la tubulina y que se organiza como un anillo en el ecuador celular. Esta proteína guía la invaginación de la pared celular y de la membrana plasmática, y la formación del septo que separará ambas células hijas.

Explique algún ejemplo de mitosis atípica.

En levaduras y diatomeas se forma un huso dentro del núcleo. Los cromosomas se unen directamente a los microtúbulos del huso, y no a la envoltura nuclear. Cada cromosoma está unido a uno de los polos por un único microtúbulo que conecta con su cinetocoro. Las placas metafásicas formadas por los cromosomas (estrellas madre) son muy similares a las de las mitosis abiertas, salvo por su situación intranuclear y porque los cromosomas son muy pequeños y difíciles de estudiar. La separación de los cromosomas se produce por el alargamiento del huso hasta que el citoplasma y la envoltura nuclear se dividen en dos por tabicación o por gemación. 

Meiosis.

¿Qué es el dictioteno? ¿En qué células ocurre? ¿Cuál es su significado biológico?

El dictioteno es un período difuso que aparece generalmente en la ovogénesis y que puede ser de larga duración (hasta 40 años en ovocitos humanos). En este período, la cromatina vuelve a adquirir un aspecto laxo y en él se forman los cromosomas plumosos, estudiados principalmente en ovocitos de anfibios, pero que también aparecen en los humanos y en los de otras muchas especies. El significado es que, en este estado, el DNA cromosómico puede ser transcrito y pueden sintetizarse proteínas. Así pues se para momentáneamente el proceso de meiosis y el cromosoma, concebido para una correcta división del materal genético, cambia de función y se dedica a la síntesis de ARN.

Explique el diferente comportamiento de las dos cromátidas de cada cromosoma en la mitosis y la primera división meiótica. ¿Cuándo se separan ambas cromátidas en la meiosis?

En la mitosis las dos cromátidas se colocan en la placa ecuatorial (metafase) y desde ahí se separan una hacia cada polo de la célula (anafase). En la primera división meiótica se separan los cromosomas homólogos (los bivalentes) que estaban unidos po quiasmas, pero las cromátidas hermanas siguen juntas hasta la anafase II (en la segunda división meiótica).

¿Qué son los quiasmas? ¿Cuál es su función? ¿Cuándo empieza y termina su formación? ¿Qué se entiende por terminalización de los quiasmas?

Los quiasmas son los puntos en los que permanecen unidos los cromosomas homólogos durante la separación de los complejos sinaptonémicos, y se corresponden con los puntos en los que se han producido sobrecruzamientos y en los que persisten los complejos sinaptonémicos. Su número es muy variable pero, incluso en cromosomas pequeños, hay al menos uno por bivalente. La localización de los quiasmas varía de unas células a otras en el mismo cromosoma de un mismo individuo. La formación de los quiasmas empieza en el diploteno y termina en la diacinesis, aunque siempre quedan algunos quiasmas hasta la metafase. La terminalización de los quiasmas consiste en que los quiasmas se van desplazando hacia los extremos del bivalente. El movimiento se inicia desde los centrómeros en ambas direcciones. Los bivalentes empiezan a perder quiasmas, que se van desplazando hacia los extremos (terminalizando), aunque siempre quedan algunos quiasmas, al menos los terminales, hasta la metafase. Cuando corren los quiasmas, en realidad no se desplazan los puntos de sobrecruzamiento, pues éste ya se ha efectuado. Lo que ocurre es que el punto de contacto entre cromátidas de homólogos se va trasladando hacia los extremos, sin que eso suponga nuevas roturas y reuniones. Al irse separando las cromátidas, su composición genética cambia como consecuencia de la recombinación.

Dibuje y explique un complejo sinaptonémico. ¿Cuándo empieza y termina su formación? ¿Cuándo se deshacen?

Un complejo sinaptonémico es una estructura que representa el apareamiento de los cromosomas homólogos. Estas estructuras hacen posible el intercambio de material genético entre homólogos y se extienden en toda la longitud del par de homólogos, aunque el intercambio sólo se producirá en algunos puntos. Cada complejo sinaptonémico comprende dos elementos laterales y un elemento central o componente medial. Los elementos laterales provienen de la lateralización de los elementos axiales producida en el leptoteno, y están constituidos por un material denso, consistente en gránulos y fibrillas, en el que se ha demostrado DNA, RNA y proteínas. Se observan unas finas fibrillas perpendiculares al elemento medial unen ambos elementos laterales. Estas fibrillas parecen corresponder a DNA.

Cada cromátida de un cromosoma está unida por un complejo sinaptonémico a otra cromátida de su cromosoma homólogo. Hay, por tanto, dos complejos sinaptonémicos por cada par de homólogos. Los complejos sinaptonémicos se forman durante el paquiteno de la primera división meiótica, y van desapareciendo en el diploteno (a medida que aumenta la repulsión del par de cromosomas homólogos de cada bivalente).

Explique qué ocurre con los cromosomas desde finalizada la anafase de la primera división meiótica hasta la metafase de la segunda división meiótica. ¿En qué se diferencia esta segunda división de una mitosis?

En la anafase de la primera división meiótica los cromosomas homólogos de cada bivalente, unidos por su centrómero, se dirigen a los respectivos polos. En la telofase los grupos anafásicos llegan a los polos. Después de la telofase existe un período de interfase, generalmente corto, en el que no hay replicación del DNA (no hay período S). Los cromosomas se encuentran en número haploide (n), pero el contenido en DNA es 2c porque cada cromosoma está constituido por dos cromátidas, es decir, la mitad de los cromosomas de una célula posmitótica, pero la misma cantidad de DNA. La segunda división meiótica separará ambas cromátidas de cada cromosoma dejando dos células haploides (n) con un contenido en DNA igual a c. La profase II es corta y similar a la de la mitosis: desorganización del citoesqueleto, configuración de los cromosomas y formación del huso. En la metafase II, los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial, el centrómero se rompe, separándose los cinetocoros, y las dos cromátidas hijas se dirigen a los polos opuestos durante la anafase II. //La segunda división meiótica es como una mitosis a la que las células llegan con una dotación haploide, en vez de diploide, de cromosomas.

Explique mediante un dibujo qué se entiende por lateralización de los elementos axiales de los cromosomas en el leptoteno de la primera división meiótica y cuál es la finalidad de ese proceso.

Al final del leptoteno se produce la lateralización de los elementos axiales que unen las dos cromátidas hermanas apareadas en cada cromosoma. Como consecuencia de ello se facilita el apareamiento de cromosomas homólogos en el cigoteno, proporcionando los elementos laterales del complejo sinaptonémico. Cada cromátida de un cromosoma está unida por un complejo sinaptonémico a otra cromátida de su cromosoma homólogo. Hay, por tanto, dos complejos sinaptonémicos por cada par de homólogos. La finalidad de este proceso es la de formar los elementos laterales que componen el complejo sinaptinémico, el cual es necesario para que se apareen los cromosomas homólogos.

Defina brevemente cada etapa de la profase de la primera división meiótica, señalando que criterios sirven para distinguir cuándo comienza o finaliza cada etapa.

Preleptoteno: a veces se observa una contracción de los cromosomas hasta el punto de que se observan individualizados, pero luego hay una desespirilización volviéndose a la estructura del principio. En general, en el preleptoteno los cromosomas son todavía muy delgados y difíciles de observar. Leptoteno: Comienza al observarse las cromátidas hermanas apareadas como finas hebras y en ellas se divisan los cromómeros (plegamientos de DNA con histonas). Los cromosomas se disponen en “bouquet”, es decir, los extremos de las cromátidas se unen a la envoltura nuclear mediante la placa de unión. Esta etapa finaliza con la lateralización de los elementos axiales y la formación de los complejos sinaptonémicos entre cromosomas homólogos. Cigoteno: Empieza cuando se ven los cromosomas más condensados y unos grumos de cromatina. Termina cuando se empiezan a aparear los cromosomas homólogos. Paquiteno: La fase empieza al observarse los cromosomas homólogos apareados como bivalentes debida a la condensación de la cromatina. Se produce el sobrecruzamiento de distintos puntos de las cromátidas apareadas, intercambiando material genético con la intervención del nódulo de recombinación. La fase finaliza cuando la parte fibrilar del nucléolo desaparece y adquiere una forma peculiar. Diploteno: Comienza cuando la cromatina se condensando tanto que los cromosomas se ven como tétradas. Se empiezan a separar los cromosomas homólogos, pero se mantienen unidos por las zonas donde ha habido sobrecruzamiento (quiasmas). Finaliza cuando se observan menos grumos de cromatina, aunque más grandes. Dictioteno: Esta etapa comienza normalmente en la ovogénesis, en la cual la cromatina se descondensa y termina cuando se forman los cromosomas plumosos. Diacinesis: Empieza cuando las quiasmas se desplazan hacia los extremos de las bivalentes, perdiéndose algunas quiasmas, por lo que los cromosomas apareados se van distanciando. Esta fase termina con la recondensación de la cromatina y con el nucléolo fragmentado.

Explique mediante un dibujo qué diferencia hay entre la mitosis y la primera división meiótica con respecto a la posición de los cinetócoros de los cromosomas en la metafase. ¿A dónde se dirige cada cinetócoro en la anafase?

Esta primera imagen pertenece a la metafase de la mitosis. En este caso cada cinetócoro queda unido al polo más próximo mediante microtúbulos polares. Por tanto, en la anafase cada cinetócoro se desplaza al polo más próximo, es decir, los cinetócoros de un mismo cromosoma se dirigirán a polos opuestos, con lo que cada cromátida se separa. En el segundo imagen pertenece a la primera división meiótica. En este caso solo uno de los cinetócoros de cada cromosoma homólogo del bivalente o tétrada se une a los polos más próximos mediante microtúbulos. Es decir, existen cuatro cinetócoros de los cuales solo dos y de distintos cromosomas se unen a los polos más próximos. De esta forma en la anafase, cada cinetócoro unido a los polos se desplaza con lo que se consigue que se separen los cromosomas que forman el bivalente, en lugar de las cromátidas como ocurre en la mitosis.