U.N.A.M. FACULTAD DE MEDICINA DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA CELULAR Y TISULAR TEJIDO EPITELIAL II MODIFICACIONES DEL PLASMALEMA
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- María Elena Rubio Campos
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1 U.N.A.M. FACULTAD DE MEDICINA DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA CELULAR Y TISULAR TEJIDO EPITELIAL II MODIFICACIONES DEL PLASMALEMA UNIDAD TEMÁTICA I CURSO
2 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE MEDICINA DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA CELULAR Y TISULAR BIOLOGÍA CELULAR E HISTOLOGÍA MÉDICA CÉSAR EDUARDO MONTALVO ARENAS M.V.; Ms. C. B. Apoyo técnico: Tec. Acad. Francisco Pasos Nájera Técnico: Ricardo Hernández Trujillo.
3 Tejido epitelial: MODIFICACIONES DEL PLASMALEMA. Las células epiteliales muestran modificaciones de la membrana celular muy características. Se clasifican de acuerdo a su localización en: a) Modificaciones del polo apical. b) Modificaciones del polo basal. c) Modificaciones laterales
4 Tejido Epitelial: Modificaciones del plasmalema MODIFICACIONES DEL PLASMALEMA Se clasifican en Apicales Laterales Basales Microvellosidades Cilios Estereovellosidades - De Oclusión: Zónula ocludens (unión estrecha) - De Adhesión: a) Zónula adherens (unión adherente) b) Macula adherens (Desmosoma) - De Comunicación: Nexo o Hendidura (conexones). - Interdigitaciones Contactos focales Hemidesmosomas Interdigitaciones
5 Tejido epitelial: Modificaciones del Plasmalema Modificaciones del polo o superficie apical. Desempeñan funciones específicas; contienen enzimas, canales iónicos y proteínas transportadoras. Se clasifican en: - Microvellosidades: Evaginaciones digitiformes de la membrana celular (de 2 a 10 µm de longitud). Contienen citoplasma y componentes proteínicos del citoesqueleto. - Cilios: Prolongaciones cilíndricas alargadas ( de 10 a 50 µm de longitud). Generan movimiento anterógrado; transportan sustancias depositadas en la superficie epitelial. Albergan un conjunto de microtúbulos y proteínas asociadas formando el axonema. - Estereovellosidades (estereocilios). Evaginaciones digitiformes alargadas ( de 10 a 20 µm). Carecen de movimiento propio.
6 Modificaciones del plasmalema: MICROVELLOSIDADES CARACTERÍSTICAS GENERALES: Existen en la superficie apical de células que poseen gran capacidad de absorber sustancias. Son prolongaciones o evaginaciones digitiformes. Poseen en su superficie glicoproteínas y glicofosfolípidos (glucocálix) que exhiben una reacción P.A.S (+). Son de dimensiones y aspectos variables. Al microscopio fotónico, al conjunto de microvellosidades, se les denomina chapa estriada o ribete en cepillo.
7 Modificaciones del plasmalema: MICROVELLOSIDADES Vellosidades intestinales. Tinción: P.A.S. + H-E. Las flechas muestran a la chapa estriada dando reacción PAS + 400x Epitelio Intestinal. Se observan las microvellosidades en forma de ribete en cepillo. Corte fino coloreado con azul de toluidina 1,250x
8 Modificaciones del plasmalema: MICROVELLOSIDADES Chapa estriada o ribete en cepillo, color magenta (PAS +) a b Corteza del riñón: Túbulos contorneados. Tinción: P.A.S. + Luxol fast Blue. a) Proximales (1000x) y b) Distales (400x) a
9 Modificaciones del plasmalema: MICROVELLOSIDADES Microvellosidades pequeñas. Célula epitelial de una glándula uterina. Microscopio Electrónico 20,000x Microvellosidades irregulares y ramificadas. Células del sinciciotrofoblasto placentario. M.E. 20,000x Se caracterizan funcionalmente porque incrementan de manera notable la superficie de absorción de las células epiteliales.
10 Modificaciones del plasmalema: MICROVELLOSIDADES a b Microvellosidades abundantes y de tamaño uniforme. Célula absortiva del epitelio intestinal. M.E. 20,000 x Ross, M. Pawlina, W. Histología. 5ª Edición Microvellosidades del epitelio intestinal.presencia del a) glucocalix y del b) citosqueleto de actina. M.E. 68,000 x Sobotta, Welsch, U. Histología. 2ª Edición 2009
11 Modificaciones del plasmalema: MICROVELLOSIDADES gc a b Fotomicrografías electrónicas de microvellosidades intestinales en secciones a) longitudinales, y b) transversales. 68,000x. Observar el glucocalix (gc) y en la sección transversal el paquete de filamentos de actina (flecha). Sobota y Welsch. Histología Editorial Médica panamericana.
12 Modificaciones del plasmalema: MICROVELLOSIDADES Demostración de glucocálix en microvellosidades intestinales. Fotomicrografía electrónica de microvellosidades intestinales mostrando la presencia del glucocálix (color negro) de la membrana celular. 50,000x (S. Ito y D.W. Fawcett) en Karp,G. Biología Celular y Molecular 5ª edición 2009
13 Microvellosidades: Componentes macromoleculares Las microvellosidades contienen: Un haz central de microfilamentos de actina, unidos entre sí por moléculas proteínicas de fascina y fimbrina. La miosina I une el haz de actina al plasmalema. Anclaje apical de los filamentos de actina en un soporte de villina. Anclaje basal de sostén y soporte del haz de filamentos de actina en el velo terminal, constituido también por una red horizontal de filamentos de actina conectados por miosina II y tropomiosina, estabilizados por espectrina. La capacidad contráctil de miosina II y tropomiosina abre a las microvellosidades para aumentar el espacio intervelloso.
14 Modificaciones del plasmalema: MICROVELLOSIDADES (a) (b) Esquemas representativos del citoesqueleto (componentes macromoleculares) de las microvellosidades. Figuras a) Sobota y Welsch; b) Ross y Pawlina.
15 Modificaciones del plasmalema: ESTEREOVELLOSIDADES o estereocilios (denominación antigua) Se localizan en el epidídimo, en la porción inicial del conducto deferente y en las células sensoriales del oído interno. Son prolongaciones inmóviles y de longitud muy larga (10 a 15 µm) Epidídimo, sección transversal. H-E 500x. Sobotta y Wlesch Estereovellosidades al microscopio electrónico. 20,000x. Ross y Pawlina.
16 Modificaciones del plasmalema: ESTEREOVELLOSIDADES Referente a las microvellosidades, poseen diferencias en su estructura macromolecular del citoesqueleto. La Erzina es la proteína que vincula el haz de actina con el plasmalema. - Carecen de villina en el extremo apical. - En el tercio basal se forman puentes entre cada estereovellosidad. - En la red de actina submembranal basal la proteína alfa-actinina reemplaza a los enlaces de miosina II.
17 Modificaciones del plasmalema: CILIOS Epitelio respiratorio: en el borde apical se observan abundantes cilios (flechas). a) Tinción H E. 750 x; Ross y Pawlina. Histología. 5ª ed b) Tinción Hematoxilina fosfotúgnstica 1000 x
18 Modificaciones del plasmalema: CILIOS Características generales: - Prolongaciones finas y largas (pestañas), miden de 10 a 100 µm de longitud. - Poseen movimiento vibrátil anterógrado. Trasladan sustancias localizadas en la superficie celular. - Se ubican en los epitelios de las vías respiratorias, de las trompas uterinas, en el epéndimo y forma la cola de los espermatozoides (flagelo). Los cilios se anclan en los cuerpos basales (constituidos por una estructura molecular semejante a los centríolos).
19 Modificaciones del plasmalema: CILIOS a a b Secciones longitudinales y transversales de cilios a) En el interior de cada uno de ellos se disponen los pares de microtúbulos formando el axonema En la base de cilio se disponen los cuerpos basales. b) En las secciones transversales el axonema muestra los nueve pares de microtúbulos y el par central.
20 Componentes macromoleculares proteínicos de los cilios. La composición macromolecular del citoesqueleto (axonema) está integrada por: a) Microtúbulos dispuestos en - La periferia: un anillo de nueve dobletes (anillos A Y B) - El centro: Un par de microtúbulos completos (singuletes) b) Proteínas asociadas (PAMs): - Nexina, mantiene la integridad del anillo periférico. - Dineina, Genera la fuerza para el movimiento. (ver la representación esquemática de la estructura molecular en la imagen siguiente).
21 Modificaciones apicales: Cilios: Esquema del citoesqueleto. Representación esquemática, en secciones longitudinales y transversales, de la estructura macromolecular de un cilio.
22 Modificaciones apicales: CILIOS (cuerpos basales) La imagen muestra la aglomeración de cuerpos basales (centriolos) en la porción proximal de los cilios ( se observa la presencia de ellos como una línea gruesa y oscura). Epitelio traqueal, teñido con Hematoxilina fosfotúgnstica x
23 Modificaciones del plasmalema. LATERALES Y BASALES. Las modificaciones que cohesionan las membranas laterales de las células epiteliales son de cuatro tipos: a) Uniones ocluyentes b) Uniones adherentes - Zónula adherente - Mácula adherente (desmosoma) c) Uniones comunicantes (nexos) d) Interdigitaciones (no representadas).
24 Modificaciones del plasmalema. LATERALES A A) Bandas de cierre o zónula ocludens. (uniones ocluyentes) B) Complejo de unión epitelial: 1) zónula ocludens. 2) Zónula adherens y 3) Mácula adherens. 36,500x B
25 Modificaciones del plasmalema. LATERALES. UNIONES OCLUYENTES (ZONULAE OCCLUDENTES) Fotomicrografía electrónica de una zónula ocluyente 100,000x. La presencia de las ocludinas se muestra como una línea entre las dos membranas celulares contiguas (flechas). Representación esquemática de una zónula ocluyente. Se muestran los componentes moleculares ( de color rojo).
26 Modificaciones del plasmalema: ZÓNULA OCLUYENTE Características generales: - Es una zona de contacto estrecho en el ámbito apical entre dos células vecinas. - Forman barreras que impiden la difusión de sustancias entre el espacio intercelular. - Se dispone en forma de cinturón alrededor de la superficie interna del plasmalema apical. - Las proteínas que las constituyen están organizadas en forma de crestas reticulares. - En el epitelio de la vejiga urinaria las zónulas ocluyentes son 10,000 veces más herméticas que en el epitelio intestinal.
27 Modificaciones del plasmalema. Zónula ocluyente (cont ) Características estructurales al M.E. de la unión ocluyente. Fotomicrografía de un preparado por criofractura de una zónula ocludens. En la superficie apical del plasmalema se observa el reticulado de las crestas de esta zona 32,000x Esquema de una zónula ocludens. En rojo se representa el reticulado de las crestas.
28 Modificaciones del plasmalema lateral: Uniones ocluyentes Componentes morfológicos y macromoleculares Retículo de las crestas en la zónula ocluyente Criofractura, M.E. 32,000x Aspecto de una zónula ocluyente al M.E. 115,000x Esquema que representa los componentes moleculares de la zónula ocluyente
29 Modificaciones del plasmalema: Zónula ocluyente Componentes macromoleculares de la zónula ocluyente Están constituidas por proteínas integrales: a) ocludinas b) claudinas c) Molécula adhesiva de unión (no se representa) d) Proteínas asociadas: ZO-1(enlace con actina) ZO-2 ZO-3 ZO-2 a ZO-3 b Filamentos de actina ZO-1
30 Modificaciones del plasmalema: UNIONES ADHERENTES Características generales morfológicas y funcionales: Unen lateralmente a células vecinas y las relacionan con el citoesqueleto. Poseen proteínas transmembranales llamadas moléculas de adhesión celular (CAM). Se denomina unión heterotípica o heterofílica cuando la unión entre dos células se efectúa con CAMs diferentes. Recibe el nombre de unión homotípica u homofílica cuando las CAMs son similares. Las CAMs son superfamilias clasificadas en cadherinas, integrinas, selectinas y superfamilia de las inmunoglobulinas.
31 Modificaciones del plasmalema: ZÓNULA ADHERENTE. Características morfológicas y funcionales: Son uniones en forma de cinturón que circundan y unen entre sí a dos células contiguas. Están localizadas debajo de las zónulas ocluyentes. El espacio intercelular, mide de 15 a 20 nm, es ocupado por caderinas dependientes de Ca++. La superficie citoplasmática de la zónula se une a filamentos de actina. Los filamentos de actina se unen entre sí y al plasmalema mediante las proteínas actinina alfa, catenina y vinculina.
32 Modificaciones del plasmalema. ZÓNULA ADHERENTE Zónula adherente. Imagen a través del M.E. 30,000x Ross y Pawlina, 2007 Representación esquemática de la organización molecular de la zona adherente.
33 Modificaciones del plasmalema: ZONULA ADHERENTE Componentes macromoleculares Imagen obtenida por M-E 100,000x a) Filamentos de actina b) Enlaces de α-actinina c) Vinculina d) Catenina e) E-cadherina f) Moléculas de calcio (de color morado) b a d e c
34 Modificaciones del plasmalema: ZÓNULA ADHERENTE Imagen al M.E. de 1) zónula ocluyente y 2) zónula adherente Estructura molecular de las diferentes proteínas integrales, citoplasmáticas e intercelulares que intervienen en una zónula adherente.
35 Modificaciones del plasmalema: Máculas adherentes o desmosomas Características morfológicas y funcionales: Están ubicadas en la región lateral de la célula, semejan a múltiples puntos de soldadura. Intervienen en el contacto celular directo fuerte e intenso entre dos células vecinas. Son lugares donde se fijan filamentos intermedios de queratina los cuales forman asas que penetran a las placas de adhesión y vuelven hacia el citoplasma. Intervienen en propiciar la morfogénesis y diferenciación de los tejidos. El espacio intercelular es ancho; mide hasta 30 nm.
36 Modificaciones del plasmalema. Mácula adherente (desmosoma) Aspecto ultraestructural de una mácula adherente (desmosoma) Estructura macromolecular de una mácula adherente (desmosoma) Filamentos intermedios Placa de adhesión Plasmalema de células vecinas Imagen de M.E. 92,000x Sobotta y welsch, 2ª ed. 2009
37 Modificaciones del plasmalema: DESMOSOMAS Esquema de un desmosoma mostrando las moléculas proteínicas que intervienen afianzando la unión puntual entre dos células Ultraestructura de un desmosoma. Microscopía electrónica. 90,000x
38 Modificaciones del plasmalema: Uniones comunicantes, o de intersticio o nexos Características morfológicas y funcionales: Son uniones de comunicación intercelular. Existen en todos los epitelios; en neuronas y en las fibras musculares lisas y cardiacas. Están formadas por seis proteínas integrales (conexinas) que al ensamblarse integran canales acuosos denominados conexones. Cada nexo consta de algunos o miles de conexones. Éstos cuando están en registro forman canales hidrófilos ( de 1.5 a 2.0 nm. de diámetro) facilitando el paso, de una célula a otra, de iones, camp, aminoácidos, vitaminas, hormonas y moléculas de menos 1 kda. Los conexones se abren y cierran mediante acoplamiento químico o eléctrico.
39 Modificaciones del plasmalema: UNIONES COMUNICANTES O EN HENDIDURA (NEXOS) Fotomicrografía electrónica de un nexo o unión comunicante. 180,000x Representación esquemática de la unión tipo nexo. De color verde: moléculas de conexinas formando conexones.
40 Modificaciones del plasmalema: UNIONES COMUNICANTES (NEXOS) Representación tridimensional de un nexo constituido por varios conexones. Se observa la relación establecida entre las membranas de dos células vecinas y los conexones, para permitir el paso de sustancias de una célula adyacente a la otra. Becker, W; Kleinsmith, L y Hardin J. El mundo de la célula. 6ª edición. 2006
41 Modificaciones del plasmalema: Uniones comunicantes Imágenes al microscopio electrónico y esquema de uniones comunicantes o unión tipo nexo. x a b x Unión entre células vecinas. M-E de trasmisión 76,000X Se observan dos regiones De uniones comunicantes (x) M.E. criofractura. 80,000x Esquema de la organización de las conexinas en conexosones. Conexón: a) cerrado y b) abierto.
42 Modificaciones del plasmalema: UNIONES COMUNICANTES (TIPO NEXO) Imágenes frontales de uniones comunicantes Con conexones a) abiertos y b) cerrados. a) Nexo sumergido en una solución amortiguadora desprovista de calcio. Microscopio de fuerza atómica. 500,000x b) Nexo sumergido en una solución amortiguadora con calcio. Microscopio de fuerza atómica. 500,000x Los conexones insertos en los recuadros tienen un aumento de 2,000,000x Ross, M. H. y Pawlina, W. Histología 5ª edición 2007
43 Modificaciones del plasmalema: UNIÓN COMUNICANTE Características morfológicas y funcionales: Cada conexón tiene seis semiunidades simétricas de proteínas integrales de conexina, apareadas con una estructura similar del plasmalema contiguo. Esto significa que el canal hidrofílico completo intercelular tiene 12 unidades de conexina. El canal completo mide 10 nm de longitud
44 Modificaciones del plasmalema: INTERDIGITACIONES LATERALES Son prolongaciones citoplasmáticas interdigitadas de células contiguas; incrementan la extensión de la superficie lateral para el trasporte de líquidos y electrolitos. Células intestinales vecinas. M.E x Células epiteliales de la vagina. M-E. 15,300x
45 Modificaciones del plasmalema: UNIONES BASALES Características generales morfológicas y funcionales - Son componentes proteínicos que relacionan y adhieren las células a la membrana basal y al tejido conjuntivo subyacente. - Interactúan con el citoesqueleto para mantener la integridad de las células. Las uniones basales de las células epiteliales son de tres tipos: A) hemidesmosomas B) uniones focales e C) interdigitaciones a Fotomicrografía electrónica de la base de células epiteliales 30,000x. En esta región los a) hemidesmosomas, b) adhesiones focales y c) las interdigitaciones anclan las células a la membrana basal y al tejido conjuntivo. b c
46 Modificaciones de la membrana: HEMIDESMOSOMAS Características morfológicas y funcionales - Fijan los filamentos intermedios (queratina) del citoesqueleto a la membrana basal. - Existen en los epitelios que requieren una adhesión estable y fuerte al tejido conjuntivo. - Presentes en los epitelios que suelen sufrir de abrasión (cizallamiento) Fotomicrografía electrónica de una célula basal de la epidermis. Desmosomas (flechas). 3) Membrana basal. 66,600x - Se localizan en piel y mucosa oral, córnea, esófago y vagina.
47 Modificaciones del plasmalema: HEMIDESMOSOMAS Representación esquemática de los diversos componentes moleculares de hemidesmosomas y su relación con la membrana basal y el tejido conjuntivo subyacente. a) Filamentos intermedios de queratina. b) Placa de adhesión intracelular. c) Integrinas. d) Membrana basal. e) Colágena tipo VII. f) Colágena III (fibras reticulares)
48 Modificaciones del plasmalema: HEMIDESMOSOMAS Componentes morfológicos y moleculares de un hemidesmosoma. a b c Fotomicrografía electrónica de una célula epitelial de la encía. A) zona de filamentos intermedios; b) placa de adhesión, c) secciones transversales de colágena III. 40,000x Representación esquemática de los componentes moleculares de un hemidesmosoma. Relacionarla con la imagen de la diapositiva siguiente.
49 Modificaciones del plasmalema: HEMIDESMOSOMAS Componentes moleculares de un hemidesmosoma Placa de adhesión intracelular. (Desmoplaquina) Está integrada por tres proteínas: Plectina; forma enlaces cruzados con los tonofilamentos y los incorpora a la desmoplaquina. BP 230; también fija los filamentos intermedios a la desmoplaquina. La ausencia de esta proteína genera el penfigoide ampular. Erbina; relaciona la proteína BP 230 a las integrinas membranales.
50 Modificaciones del plasmalema: Contactos o adhesiones focales. Características generales: - Enlace dinámico entre la actina del citoesqueleto y proteínas de la matriz extracelular. c a b - Perciben señales desde el medio extracelular. e -Intervienen en la migración de células en la reparación de heridas. f - También existen en el plasmalema de fibroblastos y fibras musculares lisas. g Componentes moleculares: a) filamentos de actina, b) α-actinina, c) vinculina, d) paxilina (no está representada), e) talina, f) integrina, g) fibronectina
51 Modificaciones del plasmalema: Contactos o adhesiones focales Estructura molecular de los contactos o adhesiones focales Filamentos de actina: fluorescencia verde, teñidos con faloidina. Adhesiones focales: fluorescencia roja teñidas con rodamina. 3,000x. Ross y Pawlina. Histología. 5ª edición Filamentos de actina: fluorescencia verde. La Integrina B y la vinculina ofrecen fluorescencia violeta. 2,500x Becker, WM. Kleinsmith LJ y Hardin, J. El mundo de la célula. 6ª edición 2007.
52 Modificaciones del plasmalema: INTERDIGITACIONES BASALES a b d c La imagen, a través del M.E, muestra la porción basal de un podocito del glomérulo renal; se observan: a) interdigitaciones basales, b) doble membrana basal. c) endotelio fenestrado del capilar glomerular y d) un eritrocito. 35,000x
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