Los diferentes tipos de uniones intercelulares: plasmodesmos, uniones estrechas, uniones en hendidura y desmosomas.

Introducción

Si estuvieras construyendo un edificio, ¿qué tipo de conexiones te gustaría poner entre las habitaciones? En algunos casos, podrías querer que la gente pueda caminar de una habitación a otra, por lo que colocarías una puerta. En otros casos, podrías querer unir firmemente dos paredes adyacentes, así que podrías poner algunos pernos. Y en algunos otros casos, puede que necesites asegurarte de que las paredes están bien selladas, por ejemplo, para evitar que el agua se trasmine entre ellas.
Resulta que las células enfrentan esas mismas cuestiones cuando están organizadas en tejidos junto a otras células. ¿Deberían colocar puertas que las conecten directamente con sus vecinas? ¿Necesitan soldarse entre ellas para hacer una capa más fuerte o incluso formar sellos herméticos que impidan el paso del agua a través del tejido? Se pueden encontrar uniones que sirven para todos estos propósitos en los diferentes tipos de células y aquí, veremos cada uno de ellos.

Plasmodesmos

Las células vegetales, al estar rodeadas de pared celular, no están en contacto unas con otras mediante amplias extensiones de membrana plasmática como las células animales. Sin embargo, poseen uniones especializadas llamadas plasmodesmos (en singular plasmodesmo) en la pared celular que permiten el intercambio citoplásmico directo entre dos células.
Imagen de dos células conectadas por un plasmodesmo; se muestra cómo pueden viajar los materiales desde el citoplasma de una célula a la otra por medio del mismo.
Crédito de la imagen: OpenStax Biología
Los plasmodesmos están recubiertos de membrana plasmática que es continua con las membranas de ambas células. Cada plasmodesmo tiene un hilo de citoplasma que se extiende a través de él y contiene un hilo aún más fino de retículo endoplásmico (que no se muestra en el diagrama de arriba).
Las moléculas menores a cierto tamaño (conocido como límite de exclusión por tamaño) se mueven libremente a través del canal del plasmodesmo por medio de difusión pasiva. El límite de exclusión por tamaño varía entre plantas, e incluso, entre los tipos celulares de una misma planta. Los plasmodesmos pueden dilatarse (expandirse) de manera selectiva para permitir el paso de ciertas moléculas grandes, como proteínas, aunque este proceso no está bien comprendido1,2^{1,2}.

Uniones en hendidura

Funcionalmente, las uniones en hendidura de las células animales se parecen mucho a los plasmodesmos de las células vegetales: son canales entre células vecinas que permiten el transporte de iones, agua y otras sustancias3^3. Sin embargo, estructuralmente son muy diferentes.
En los vertebrados, la uniones en hendidura se forman cuando un conjunto de seis proteínas de la membrana, llamadas conexinas, forman una estructura alargada parecida a una dona llamada conexón. Cuando los poros, o "agujeros de la dona", de los conexones de dos células adyacentes se alinean, se forma un canal entre ellas. Los invertebrados forman uniones en hendidura similares pero usan un conjunto de proteínas diferentes llamadas inexinas4^4.
Imagen de las membranas plasmáticas de dos células conectadas por uniones en hendidura. Allí donde se encuentran dos conexiones de células diferentes, puede formarse un canal que va de una célula a otra.
Crédito de la imagen: OpenStax Biología. Modificación de la obra de Mariana Ruiz Villarreal
Las uniones en hendidura son especialmente importantes en el músculo cardíaco: la señal eléctrica que induce la contracción se propaga rápidamente entre las células del corazón a medida que los iones pasan a través de las uniones en hendidura, lo que permite que las células se contraigan de manera simultánea.

Uniones estrechas

No todas las uniones entre las células forman conexiones citoplásmicas. Las uniones estrechas crean un sello a prueba de agua entre dos células animales adyacentes.
Donde hay una unión estrecha, las células se mantienen unidas firmemente por muchos grupos individuales de proteínas de unión estrecha conocidas como claudinas, cada uno de los cuales interactúa con un grupo compañero en la membrana plasmática opuesta. Los grupos están organizados en filamentos que forman una red ramificada en la que un mayor número de filamentos, produce un sello más firme5^5.
Imagen de las membranas de dos células conectadas por uniones estrechas. Las uniones estrechas son como remaches y se organizan en varios filamentos que forman líneas y triángulos.
Crédito de la imagen: OpenStax Biología. Modificación de la obra de Mariana Ruiz Villarreal
El propósito de las uniones estrechas es evitar que el agua escape entre las células, lo que permite que una capa de células (como las que recubren un órgano) actúe como una barrera impermeable. Por ejemplo, las uniones estrechas entre las células epiteliales que recubren tu vejiga evitan que la orina escape hacia el espacio extracelular.

Desmosomas

Las células animales también tienen uniones llamadas desmosomas, que actúan como puntos de soldadura entre células epiteliales adyacentes. Un desmosoma está compuesto de un complejo de proteínas, algunas de las cuales se extienden a través de la membrana, mientras que otras anclan la unión dentro de la célula.
Las cadherinas, proteínas de adhesión especializadas, se encuentran en las membranas de ambas células e interactúan en el espacio entre ellas, y las mantiene unidas. Dentro de la célula, las cadherinas se unen a una estructura llamada placa citoplásmica (en rojo en la imagen de la derecha), la cual se conecta con los filamentos intermedios y ayuda a anclar la unión.
Crédito de la imagen: OpenStax Biología. Modificación de la obra de Mariana Ruiz Villarreal
Los desmosomas unen a las células adyacentes, lo que asegura que las células de órganos que se estiran, como la piel y el corazón, se mantengan conectadas en una hoja continua.

Créditos:

Este artículo es un derivado modificado de “Connections between cells and cellular activities (Conexiones interceluares y actividades celulares),” escrito de OpenStax College, Biología (CC BY 3.0). Descarga gratis el artículo original en http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9,85:21/Biology.
El artículo modificado está autorizado bajo una licencia CC BY-NC-SA 4.0.

Referencias citadas:

  1. Hannahs, G. (s.f.). Plasmodesmata (Plasmodesmos). En Biophysical processes in plants. Tomado de http://biology.kenyon.edu/edwards/project/greg/pd.htm.
  2. Plasmodesmata (Plasmodesmos). (4 de abril, 2015). Tomado de Wikipedia el 11 de agosto, 2015: https://en.wikipedia.org/wiki/Plasmodesma.
  3. Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., y Jackson, R. B. (2011). A tour of the cell (Un recorrido por la célula). En Campbell biology (10th ed., p. 120). San Francisco, CA: Pearson.
  4. Innexin (Inexina). (4 de agosto, 2015). Tomado de Wikipedia el 11 de agosto, 2015: https://en.wikipedia.org/wiki/Innexin.
  5. Tight junstions (Uniones estrechas). (8 de abril, 2015). Tomado de Wikipedia el 11 de agosto, 2015: https://en.wikipedia.org/wiki/Tight_junction.

Referencias complementarias:

Cell membranes problem set (El conjunto de problemas de las membranas celulares). (2004). En The biology project. Tomado de http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/problem_sets/membranes/13t.html.
Garrod, D. and Chidgey, M. (2008). Desmosome structure, composition, and function (Estructura, composición y función de los desmosomas). Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1774(3), 572-587. http://dx.doi.org/10,1016/j.bbamem.2007,07.014.
Innexin (Inexina). (4 de agosto, 2015). Tomado de Wikipedia el 11 de agosto, 2015: https://en.wikipedia.org/wiki/Innexin.
Intercalated disc (Disco intercalar). (8 de julio, 2015). Tomado de Wikipedia el 11 de agosto, 2015: https://en.wikipedia.org/wiki/Intercalated_disc.
Plasmodesmata (Plasmodesmos). (4 de abril, 2015). Tomado de Wikipedia el 11 de agosto, 2015: https://en.wikipedia.org/wiki/Plasmodesma.
Raven, P. H., Johnson, G. B., Mason, K. A., Losos, J. B. y Singer, S. R. (2014). Cell structure (La estructura celular). En Biology (Biología) (10° ed., AP ed., págs. 59-87). Nueva York, NY: McGraw-Hill.
Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V. y Jackson, R. B. (2011). A tour of the cell (Una visita guiada por la célula). En Campbell biology (Biología de Campbell) (10° ed., págs. 92-123). San Francisco, CA: Pearson.
Tight junstions (Uniones estrechas). (8 de abril, 2015). Tomado de Wikipedia el 11 de agosto, 2015: https://en.wikipedia.org/wiki/Tight_junction.
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