I. MUNICIPALIDAD DE PROVIDENCIA CORPORACIÓN DE DESARROLLO SOCIAL DE PROVIDENCIA LICEO POLIVALENTE ARTURO ALESSANDRI PALMA DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA PROFESORA: KARINA CARCASSON BARRIOS. E- MAIL DE CONTACTO: departamentobiologia.a12@gmail.com GUÍA Nº4 DE APRENDIZAJE NM4 BIOLOGIA MÓDULO SECTOR: BIOLOGÍA MÓDULO Nivel/curso: NM4 PROFESOR-A: KARINA CARCASSON BARRIOS Plazo: 11 DE NOVIEMBRE 2011 UNIDAD TEMÁTICA: Integración célula - organismo CONTENIDO: Interacciones entre células: adhesión celular. APRENDIZAJE ESPERADO: Comprender que las células especializadas en las distintas tareas funcionan de manera altamente coordinada formando tejidos y órganos a través de proteínas integrales de membrana, llamadas moléculas de adhesión celular. NOMBRE: ______________________________________ CURSO: 4º_____ FECHA: __/__/2011 INSTRUCCIONES Estimado alumno: La presente guía es de aprendizaje, por ello ten en cuenta lo siguiente: Léela atentamente, revisa el ppt y después realiza las actividades propuestas. Para comprobar tus respuestas, selecciona los recuadros en blanco y cambia el color de la fuente y así podrás leer la respuesta Debes registrar tus respuestas en este documento (impreso) y archivarlo en una carpeta. Administra tu tiempo de realización de la guía con intervalos de descanso, para que tu trabajo sea efectivo. Tu compromiso real y efectivo es fundamental para avanzar en la construcción del conocimiento INTRODUCCIÓN En la mayoría de los organismos pluricelulares, las células se organizan en tejidos, que, a su vez, se asocian formando los órganos. Las células contactan, generalmente, con una red de macromoléculas secretadas, denominada matriz extracelular. Ésta participa en el mantenimiento de la estructura tisular y en los animales posee una organización reticular mediante la cual las células pueden migrar e interaccionar. En muchos casos las células integrantes de un tejido también se mantienen en su lugar por medio de adhesiones celulares. LA MATRIZ EXTRACELULAR (MEC) Ayuda a las células a mantenerse unidas en los tejidos y constituye un reservorio de numerosas hormonas que controlan la proliferación y diferenciación celular. También provee un substrato sobre el cual las células pueden moverse, especialmente en los primeros estados de la diferenciación y organogénesis. Defectos en estas conexiones pueden llevar al desarrollo de cáncer y malformaciones del desarrollo. La matriz extracelular está formada por tres proteínas principales: a) Proteoglicanos: macromoléculas formadas por una proteína central unidas a largas cadenas de polisacáridos denominados glucosaminoglucanos. Los proteoglicanos forman un gel altamente hidratado donde están inmersos los otros componentes de la matriz extracelular. El gel que forman confiere la resistencia frente a la compresión y NM4 Guía nº4 Biología Módulo – Adhesión Celular 1 permite que las células puedan moverse a través de él. Este gel también permite la filtración selectiva de moléculas. b) Proteínas fibrosas: colágeno y elastina forman una fina red que proporciona las características estructurales, resistentes y elásticas de la matriz extracelular. c) Proteínas de adhesión: son glicoproteínas que participan en la adhesión de los componentes de la matriz entre sí, entre la célula y la matriz, y entre células. Algunos ejemplos de estas proteínas son la fibronectina y la laminina. La fibronectina, cumple funciones que involucran procesos de adhesión, como la migración y la invasión celular, media una variedad de adhesiones uniéndose al fibrinógeno/fibrina (coagulación sanguínea), colágeno, heparán sulfato y al ácido hialurónico La laminina se encuentran en todas las membranas basales adheridas al colágeno presente en éstas, cumple una función estructural muy importante. Participa en la migración, proliferación y diferenciación celular. Es la primera proteína adhesiva que aparece en la MEC, durante el desarrollo embrionario. . IMAGEN Nº1: COMPONENTES DE LA MATRIZ EXTRACELULAR 1.-Filamentos de actina 2.- Integrinas 3.- Proteoglicanos 4.- Fibronectina 5.- Fibras de colágeno 6.-Membrana plasmática Las combinaciones entre estos componentes varían en distintos tejidos y dan diferentes cualidades a la matriz extracelular. ACTIVIDAD Nº1: Selección múltiple. Para cada pregunta marque la alternativa correcta y justifique aquellas que son incorrectas. 1. Un defecto en la matriz extracelular puede desencadenar en el organismo: a) Regeneración indiscriminada de los filamentos intermedios. b) Malformaciones durante el desarrollo. c) Alteraciones durante los procesos de síntesis proteica. d) Un alto grado de adhesión entre las células de una misma población. e) Ninguna de las alternativas es correcta. 2. Respecto a los proteoglicanos es correcto señalar: a) Se encuentra en todas las membranas basales adheridas al colágeno. b) Le otorgan resistencia y elasticidad a los tejidos. c) Actúan como “colchón” o base para los otros componentes de la matriz. d) Forman anillos contráctiles de adhesión entre las células adyacentes. e) Permiten el flujo de iones y moléculas de pequeño tamaño entre células. Claves: 1B – 2C – 3A – 4E NM4 3. Las células que conforman un tipo de tejido se asocian para constituir un: I.órgano. II. organismo. III. organoide. IV. epitelio. a) b) c) d) e) Sólo I Sólo II II y III I y IV I, II y IV 4. La matriz extracelular desempeña variadas funciones entre las que se destacan: a) Ayuda a las células a mantenerse unidas en los tejidos. b) Constituye un reservorio de numerosas hormonas. c) Provee un substrato sobre el cual las células pueden moverse. d) Participa en el mantenimiento de la estructura tisular. Guía nº4 Biología Módulo – Adhesión Celular 2 e) Todas las alternativas son correctas. ADHESIÓN CELULAR: Aunque las uniones celulares son especialmente abundantes e importantes en el tejido epitelial, también se localizan en regiones de contacto célula – célula y célula – matriz de todos los tejidos. Las uniones celulares pueden clasificarse en tres grupos funcionales: 1. Uniones de oclusión. 2. Uniones de anclaje. 3. Uniones de comunicación. 1.- UNIONES ESTRECHAS U OCLUYENTES (Tight junction) Se forman gracias a la íntima interacción de proteínas transmembrana de células vecinas. Se organizan formando bandas que sellan las membranas plasmáticas entre sí impidiendo el paso de sales y moléculas hidrosolubles a través del espacio intercelular. Este tipo de unión es útil en los epitelios que tapizan cavidades. Por ejemplo en el estómago estas uniones evitan que el ácido y las enzimas estomacales secretadas hacia el lumen escurran hacia el espacio intercelular que rodea las células del epitelio gástrico. 2.- UNIONES DE ANCLAJE: Unen el citoesqueleto de células adyacentes. Confieren resistencia y firmeza a los tejidos. Son especialmente abundantes en los tejidos que están sometidos a tensiones mecánicas, como son los casos del músculo cardíaco y la epidermis. Los principales tipos de uniones de anclaje en tejidos de vertebrados son las uniones adherentes, los desmosomas y los hemidesmosomas. Las uniones adherentes conectan haces de filamentos de actina, mientras que los desmosomas y los hemidesmosomas unen filamentos intermedios. ¡¡¡¡¡ANTES DE CONTINUAR, REALIZA LA SIGUIENTE ACTIVIDAD!!!!! ACTIVIDAD Nº2: Realice un cuadro comparativo anclaje. UNIONES ESTRECHAS Unen el citoesqueleto células adyacentes. entre las uniones estrechas y uniones de CRITERIO DE COMPARACIÓN de FUNCIÓN Confieren resistencia y firmeza a los tejidos. Músculo epidermis cardíaco Célula – célula NM4 y la UNIONES DE ANCLAJE. Sellar las membranas plasmáticas entre sí impidiendo el paso de sales y moléculas hidrosolubles a través del espacio intercelular. TEJIDOS EN LOS QUE SE UBICAN Epitelios cavidades. REGIONES DE CONTACTO Célula – célula y célula – matriz Guía nº4 Biología Módulo – Adhesión Celular que tapizan 3 2.1.- UNIONES ADHERENTES 2.1.1.- UNIONES ADHERENTES INTERCELULARES aparecen bajo diferentes formas. En la mayoría de los tejidos no epiteliales, se detectan como reducidas regiones de adhesión con formas puntuales o zigzagueantes, que conectan las fibras de actina situadas en los citoplasmas apicales de células adyacentes. En los epitelios forman una banda de adhesión continua, situada alrededor de cada célula epitelial, cerca de la membrana luminal y por debajo de las uniones estancas. 2.1.2.- UNIONES ADHERENTES CÉLULA – MATRIZ conectan las células y sus haces de actina a la matriz extracelular. En los tejidos, las células generalmente establecen contactos focales o placas de adhesión con la matriz extracelular análogos a éstos. 2.1.3.- UNIONES SEPTADAS se encuentran en tejidos de invertebrados. Comparten características con las bandas de adhesión, con las cuales a veces coexisten, forman una banda continua alrededor de los márgenes de las células epiteliales, se cree que ayudan a mantener juntas las células y actúan como lugares de anclaje para los filamentos de actina. 2.2.- DESMOSOMAS Son contactos intercelulares puntiformes que mantienen unidas las células. Están compuestos por glicoproteínas integrales de la familia de las cadherinas, cuyos dominios extracelulares se unen con iguales dominios de células vecinas. Actúan como lugares de anclaje para los filamentos intermedios, queratina y desmina, en forma de cuerda, los cuales forman una red estructural en el citoplasma proporcionando cierta rigidez. 2.3.- HEMIDESMOSOMAS Son complejos proteicos que unen los filamentos intermedios de las células con la matriz extracelular. Las proteínas de unión transmembrana de los hemidesmosomas pertenecen a la familia de integrinas de receptores de matriz extracelular. ACTIVIDAD Nº3: Complete el siguiente cuadro comparativo entre los tipos de Uniones de anclaje, con la información que falta. Tipo de unión de anclaje Uniones adherentes Hemidesmosomas Desmosomas Proteína del citoesqueleto a la que se adhiere Filamentos de actina Filamentos intermedios Filamentos intermedios Proteína transmembrana Regiones de contacto Cadherinas Integrinas Integrinas e Célula – Célula Célula – MEC Célula - MEC Cadherinas Célula – Célula 3.- UNIONES DE COMUNICACIÓN (Gap junction) Son uniones que ponen en contacto directo el citoplasma de las células adyacentes, permitiendo el intercambio de moléculas pequeñas e iones. Este tipo de uniones intercelulares está formado por conexina, una proteína integral de la membrana plasmática que organiza un tubo, llamado conexón, que atraviesa la membrana plasmática y se une con un conexón de una célula contigua para formar un canal de aproximadamente 2 nm de diámetro que comunica el citoplasma de ambas células. PLASMODESMOS NM4 Guía nº4 Biología Módulo – Adhesión Celular 4 Las células vegetales a diferencia de las animales, carecen de uniones especializadas. Sin embargo, se conectan entre si por medio de conductos cilíndricos, llamados plasmodesmos. Estos plasmodesmos se extienden entre células contiguas a través de la pared celular. El interior del plasmodesmo se encuentra revestido por membrana plasmático y contiene un desmotúbulo, especie de varilla densa derivada del retículo endoplasmático liso. Solo son permeables a las moléculas de pesos inferiores a los 1000 Da, las cuales se mueven en el espacio delimitado entre la membrana periférica y el desmotúbulo central. Los plasmodesmos son sitios de comunicación, permitiendo la integración metabólica en los tejidos vegetales. ACTIVIDAD Nº4: Utilizando la información que aparece más arriba, identifique en la siguiente imagen los diferentes tipos de adhesiones celulares. Para responder, considere que las células son del intestino delgado de un hombre. ¿Por lo tanto, qué tipo de unión no se presenta en esta muestra? Justifique su respuesta. Tipo de Adhesión celular. 1.- Uniones estancas 2.- Bandas de adhesión 3.- Contacto focal 4.- Desmosomas 5.- Hemidesmosomas 6.- Uniones comunicantes R: las uniones celulares que no se encuentran en esta muestra son las uniones septadas, ya que se encuentran solamente en tejidos de invertebrados y los plasmodesmos, debido a que son exclusivos de las células vegetales. Para mayor información puedes visitar los siguientes links: http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/celular/citoesqueleto.html http://www.genomasur.com/lecturas/Guia06.htm NM4 Guía nº4 Biología Módulo – Adhesión Celular 5 ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN Luego de responder tu evaluación debes enviarla al correo: departamentobiologia.a12@gmail.com Fecha de entrega 11 de Noviembre 2011, 14:00 hrs Consultas en Parroquia Italia, metro Bustamante, en horario y día asignado. Analice las siguientes situaciones, teniendo en cuenta la información: SABÍAS QUE…las células cancerosas se dividen sin control formando tumores. Estas células, además, tienen la capacidad de invadir otros tejidos, ya que rompen el contacto con la matriz del tejido de origen y pasan a formar parte de otro tejido al que invaden, donde comienzan a proliferar y formar otros tumores. A esta invasión de células cancerosas a otros tejidos se le denomina metástasis. En un laboratorio se está llevando a cabo un ensayo en el cual se está midiendo el grado de invasividad en células epiteliales cultivadas sobre una matriz de colágeno. CÉLULAS DIFERENCIADAS COLÁGENO ANTICADHERINA CADHERINA DNA CÉLULAS DESDIFERENCIADAS NM4 Situación A: qué esperaría observar si a estas células se les adiciona un anticuerpo que bloquea las interacciones cadherina. ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ Situación B: se tienen células tumorales que no expresan cadherina por lo tanto invaden la matriz de colágeno. ¿Qué sucederá con este tipo de células si se les transfecta con un vector que contiene el gen de cadherina? ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ Guía nº4 Biología Módulo – Adhesión Celular 6 RÚBRICA PARA LA CORRECCIÓN DE PREGUNTAS CATEGORÍA COMPRESIÓN SITUACIÓN A COMPRENSIÓN SITUACIÓN B Excelente (6) Buen trabajo (4) Regular (2) Deficiente (1) Da a conocer la consecuencia que tiene la unión del anticuerpo y la proteína cadherina en las células diferenciadas y su respectiva matriz extracelular. Su respuesta no refleja claramente el resultado que se producirá entre la interacción del anticuerpo y la proteína cadherina en el tejido correspondiente. La respuesta incluye la causa o efecto de la situación planteada entre el anticuerpo y la proteína. No logra comprender el proceso, por lo tanto su respuesta es incorrecta. Su respuesta refleja claramente el resultado de la transfección del gen de cadherina en la célula tumoral. La respuesta no logra evidenciar completamente el resultado de la transfección del gen de cadherina en las células tumorales. La respuesta incluye la causa o efecto de la situación planteada entre la transfección del gen y las células tumorales. No logra comprender el proceso, por lo tanto su respuesta es incorrecta. Puntaje máximo 100% = 12 puntos = nota 7 12 puntos 50% = 6 puntos = nota 4 NM4 Guía nº4 Biología Módulo – Adhesión Celular 7