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Biología (08) · Unidad 6 — Citoesqueleto, matriz y núcleo

Matriz extracelular y uniones entre células

Las células de un tejido se pegan entre sí y a la matriz extracelular, una red que ellas mismas fabrican: fibras de colágeno que aguantan la tracción y un gel de proteoglicanos que aguanta la compresión. Las uniones estrechas sellan, las adherentes y los desmosomas sujetan, los hemidesmosomas anclan a la lámina basal y las uniones comunicantes (gap) dejan pasar iones y moléculas chicas de una célula a otra.

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La explicación

El problema: de células sueltas a un tejido

Un hueso, un tendón y la piel están hechos de células, pero se comportan como materiales: el tendón aguanta el tirón del músculo, el cartílago de la rodilla aguanta el peso del cuerpo, el intestino no deja que su contenido se filtre entre las células. Eso sale de dos cosas: lo que hay entre las células (la matriz extracelular) y cómo se unen las células entre sí y a esa matriz.

La matriz extracelular

La matriz es una red de moléculas que las propias células secretan hacia afuera. En el tejido conectivo la fabrican sobre todo los fibroblastos. Sus componentes principales:

Colágeno: la proteína más abundante del cuerpo. Forma fibras largas, como cables, muy resistentes a la tracción (al estiramiento). Domina en tendones, piel y hueso.
Elastina: fibras que se estiran y vuelven, como un elástico. Dan elasticidad a la piel, los pulmones y las arterias.
Proteoglicanos (proteínas cargadas de cadenas de azúcares, los glicosaminoglicanos): atrapan muchísima agua y forman un gel que aguanta la compresión. Dominan en el cartílago.
Glicoproteínas adhesivas, como la fibronectina y la laminina: pegan las células a la matriz.

Debajo de todo epitelio hay una matriz finita y especial, la lámina basal, que separa el epitelio del tejido de abajo. En las plantas, la «matriz» es la pared celular, hecha sobre todo de celulosa.

La célula se agarra a la matriz con proteínas de membrana llamadas integrinas: por afuera se pegan a la fibronectina o la laminina, y por adentro, al citoesqueleto. Así el tirón que recibe la matriz llega al esqueleto de la célula, y al revés.

Cómo reconocer el componente
1. ¿Aguanta estiramiento? Colágeno.
2. ¿Se estira y vuelve? Elastina.
3. ¿Aguanta peso, como una almohadilla de agua? Proteoglicanos.
4. ¿Pega la célula a la matriz? Fibronectina o laminina, y del lado de la célula, integrinas.

Las uniones entre células

En un epitelio (la capa que recubre la piel, el intestino o los vasos), las células están unidas por varios tipos de contactos especializados. Conviene pensarlos por su función:

Uniones estrechas (u oclusivas): sellan. Unas proteínas de membrana de dos células vecinas se cosen entre sí como un cierre, cerca del borde de arriba. Impiden que el contenido del intestino pase entre las células: todo lo que entra tiene que atravesarlas. Además separan la membrana de arriba de la de abajo, cada una con sus proteínas.
Uniones adherentes: sujetan. Proteínas de membrana llamadas cadherinas pegan una célula con la vecina, y por dentro se anclan a filamentos de actina. Forman un cinturón alrededor de la célula.
Desmosomas: sujetan con mucha fuerza. También usan cadherinas, pero por dentro se anclan a filamentos intermedios (queratina en la piel). Son como remaches; abundan en la piel y en el músculo del corazón, que reciben tirones todo el tiempo.
Hemidesmosomas: medio desmosoma. Anclan la célula a la lámina basal (no a otra célula), con integrinas, y por dentro a filamentos intermedios.
Uniones comunicantes (o gap): comunican. Cada célula pone un conexón, un canal formado por 6 conexinas; dos conexones enfrentados arman un túnel entre los dos citoplasmas. Pasan iones y moléculas chicas (azúcares, aminoácidos, mensajeros), pero no proteínas ni ácidos nucleicos. En el corazón dejan que la señal eléctrica pase de célula en célula y el músculo se contraiga en conjunto.

Las cadherinas sólo pegan si hay calcio: si se lo saca del medio, las células de un tejido se sueltan. Ese truco se usa en el laboratorio para separar células.

En las plantas, el equivalente de las uniones comunicantes son los plasmodesmos: canales que atraviesan la pared y unen los citoplasmas de células vecinas.

Cómo decidir qué unión
1. ¿El problema es que algo se filtre entre las células? Estrecha.
2. ¿El problema es que el tejido se desgarre? Desmosoma (o adherente). Si es contra la lámina basal, hemidesmosoma.
3. ¿El problema es que dos células se pasen señales o iones? Comunicante (gap).
4. Para el anclaje de adentro: adherente → actina; desmosoma y hemidesmosoma → filamentos intermedios.
Un ejercicio resuelto, paso a paso

En el intestino delgado, las células del epitelio están unidas entre sí y apoyadas sobre una lámina basal. Para cada problema, decí qué estructura lo resuelve y a qué se ancla por dentro: a) que el contenido del intestino no se filtre entre las células; b) que el epitelio no se desgarre con el movimiento; c) que las células no se despeguen de la lámina basal; d) que dos células vecinas se pasen iones y moléculas chicas.

El criterio: sellar, sujetar o comunicar; y para sujetar, a qué filamento se ancla.

a) Que no se filtre. Uniones estrechas, cerca del borde de arriba (el que da a la luz del intestino). Cosen las membranas vecinas y obligan a que todo lo que se absorbe pase a través de las células, que eligen qué dejar entrar.
b) Que no se desgarre. Uniones adherentes (cadherinas ancladas a actina, en un cinturón) y desmosomas (cadherinas ancladas a filamentos intermedios, como remaches).
c) Que no se despegue de abajo. Hemidesmosomas: integrinas que se pegan a la laminina de la lámina basal y por dentro a filamentos intermedios.
d) Que se comuniquen. Uniones comunicantes (gap): conexones de 6 conexinas cada uno, que forman un túnel entre los citoplasmas. No necesitan anclarse al citoesqueleto.

Lo que se ve en conjunto: un epitelio es una lámina sellada por arriba, cosida por los costados y atornillada por abajo, con canales para hablarse.

Dónde se pierde el punto: en poner desmosomas para a) («pegan fuerte, entonces no pasa nada») o en anclar los desmosomas a la actina.

Y uno del nivel del parcial

Se cultivan células de piel formando una capa continua. Se les saca todo el calcio del medio y, al rato, la capa se desarma en células sueltas que se redondean. Al devolver el calcio, vuelven a formar una capa. Explicá qué uniones se afectaron y por qué, y qué se puede concluir sobre ellas.

El dato que decide: la capa se arma y se desarma según haya calcio.

Qué uniones dependen del calcio: las que usan cadherinas, que sólo pegan con calcio unido. Son las uniones adherentes y los desmosomas.
Por qué se sueltan: sin calcio, las cadherinas de una célula dejan de reconocer a las de la vecina. Los anclajes internos (actina, queratina) quedan intactos, pero sin nada que los ate afuera.
Por qué se redondean: la célula ya no está estirada por los tirones de sus vecinas, y su citoesqueleto la reacomoda.
Por qué se recupera: las cadherinas no se destruyeron: al volver el calcio, vuelven a pegar.

Lo que se concluye: las uniones que sujetan las células de la piel dependen de proteínas de membrana que necesitan calcio, y son reversibles. Es un modo sencillo de separar células de un tejido en el laboratorio.

Dónde se pierde el punto: en decir que se rompieron los filamentos intermedios. Lo que se soltó es el pegamento de afuera, no la soga de adentro.

Dónde se cae la mayoría

Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.

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