Extracellular matrix | Structure of a cell | Biology | Khan Academy

Summary

El script explora la importancia de las células individuales y cómo, a través de la matriz extracelular, se transforman en tejidos y luego en un organismo multicelular completo. La matriz extracelular, compuesta por fibras y proteínas como la colágeno, no solo proporciona estructura sino que también influye en el crecimiento, división y comunicación entre las células. Los integrinas, una clase de proteínas incrustadas en la membrana celular, son claves en la conexión entre la matriz extracelular y el citoesqueleto interno de la célula, permitiendo así una señalización bidireccional. Este proceso complejo es objeto de investigación continua, destacando la complejidad de los sistemas biológicos y la interacción de proteínas y glicoprotenas en el desarrollo y la comunicación celular.

Takeaways

• 🌟 Las células son la unidad básica de la vida y poseen una complejidad sorprendente.
• 🧬 Las células se organizan en tejidos a través de la matriz extracelular.
• 📐 La matriz extracelular proporciona estructura y ayuda a las células a relacionarse entre sí.
• 📏 El colágeno es una proteína clave en la matriz extracelular y representa aproximadamente el 30% de las proteínas en mamíferos.
• 🔗 La matriz extracelular está compuesta por fibras, proteínas y glicoprotenas, que coordinan la posición de las células.
• 🚦 Las células se adhieren a la matriz extracelular a través de proteínas llamadas integrinas.
• 🤝 Las integrinas son importantes para la comunicación entre la matriz extracelular y la citoesqueleto de la célula.
• 📡 Las integrinas también actúan como receptores y pueden enviar señales a las células sobre su actividad o estado.
• 🧪 La investigación en la interacción entre las proteínas y la matriz extracelular es un campo en desarrollo.
• 🧐 Los detalles de cómo las células se comunican y responden a las señales de la matriz extracelular son áreas de investigación abiertas.
• 🏙 La membrana celular es una estructura compleja con muchas proteínas que actúan como receptores y regulan el tránsito de moléculas.

Q & A

¿Por qué es importante el estudio de las células individuales?

Las células son la unidad básica de la vida y son fascinantes en sí mismas. Contienen universos complejos dentro de ellas, con una complejidad que supera lo que muchos podrían haber imaginado antes de estudiarlas a fondo.

¿Cómo se forman los tejidos a partir de las células?

Las células se unen y se estructuran para formar tejidos a través de una red conocida como la matriz extracelular, que les proporciona soporte y les permite comunicarse entre sí.

¿Qué es la matriz extracelular?

La matriz extracelular es una red compuesta por diferentes tipos de fibras, proteínas y glicoprotenas que ayudan a coordinar cómo las células se relacionan entre sí y a estructurarse en tejidos.

¿Qué es la colágeno y qué papel desempeña en la matriz extracelular?

La colágeno es una proteína muy común en mamíferos, representando aproximadamente el 30% de las proteínas en ellos. Se encuentra en forma de hilos que forman parte de la matriz extracelular y ayudan a dar estructura y soporte a las células.

¿Cómo ayudan las fibras de colágeno y otras proteínas a las células en la formación de tejidos?

Las fibras de colágeno y otras proteínas en la matriz extracelular ayudan a fijar las células y a estructurarlas en tejidos. También informan a las células sobre cuándo crecer, dividirse, morir o producir diferentes tipos de moléculas.

¿Cómo se conectan las células con la matriz extracelular?

Las células se conectan con la matriz extracelular a través de proteínas llamadas integrinas, que están incrustadas en las membranas celulares y se unen a otras fibras como la fibronectina, que a su vez se conecta con la matriz extracelular más amplia.

¿Qué papel desempeñan las integrinas en la comunicación entre la célula y la matriz extracelular?

Las integrinas son proteínas que estructuran y conectan la matriz extracelular con el citoesqueleto interno de la célula. Además de su función estructural, también participan en la señalización celular, pudiendo detectar la tensión y activar o desactivar la célula en consecuencia.

¿Por qué es importante el estudio de cómo las células se comunican entre sí y responden a su entorno?

El entendimiento de cómo las células se comunican y responden a señales del entorno es crucial para la investigación en biología, ya que estas mecanismos son fundamentales en el desarrollo, la regeneración y la respuesta al daño en los organismos vivos.

¿Qué son los glicoprotenas y qué papel desempeñan en la matriz extracelular?

Las glicoprotenas son proteínas que tienen cadenas de carbohidratos o sacaridas unidas a ellas. En la matriz extracelular, como la fibronectina, desempeñan roles en la estructura y la comunicación entre las células.

¿Cuáles son algunas de las áreas de investigación abiertas en relación con la matriz extracelular y las células?

Algunas áreas de investigación abiertas incluyen cómo las integrinas se activan o inactivan, cómo se comunican con la célula y cómo se unen a la matriz extracelular o al citoesqueleto. Estos estudios son importantes para entender los complejos mecanismos de señalización celular.

¿Cómo ayuda la matriz extracelular a definir mejor los tejidos y a permitir que las células se relacionen entre sí?

La matriz extracelular proporciona un soporte estructural y químico que permite a las células comunicarse y organizarse en tejidos funcionales. Facilita la interacción y la señalización entre las células, lo que es esencial para el desarrollo y la homeostasis del organismo.

¿Por qué las membranas celulares son comparadas a ciudades en sí mismas?

Las membranas celulares son comparadas con ciudades debido a su complejidad y la cantidad de funciones que desempeñan. Contienen una gran cantidad de proteínas que actúan como receptores, permitiendo el tránsito selectivo de moléculas hacia dentro y fuera de la célula, similar a cómo funcionan las ciudades en términos de intercambio y comunicación.

Outlines

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🧬 La importancia de las células y su relación con la matriz extracelular

Este párrafo explora la complejidad de las células, que son la unidad básica de la vida. Se destaca cómo las células pasan a formar tejidos, lo cual es fundamental para comprender la estructura de los organismos multicelulares. Se introduce la matriz extracelular como el elemento que coordina y estructura las células para formar tejidos. La matriz está compuesta por fibras y proteínas, siendo la colágeno la más notable, representando aproximadamente el 30% de las proteínas en mamíferos. Además, se menciona cómo la matriz extracelular ayuda a fijar las células y a informarles cuándo crecer, dividirse, morir o producir diferentes tipos de moléculas. Se profundiza en cómo las células se adhieren a la matriz a través de proteínas llamadas integrinas, que actúan como un puente entre la matriz extracelular y el citoesqueleto de la célula.

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🔬 Investigación actual sobre la comunicación celular y la matriz extracelular

Este párrafo continúa la discusión sobre la matriz extracelular, enfocándose en la investigación actual y abierta en el campo. Se resalta que, a pesar de los conocimientos actuales, aún hay áreas en las que se busca entender cómo funcionan los integrinas, cómo se adhieren a la matriz extracelular y al citoesqueleto, y cómo participan en la señalización celular. Se menciona que estos son temas de investigación activa, y se anima a los lectores a investigar más a fondo en línea. Además, se discute la complejidad de las proteínas y glicoproteínas, como la fibronectina, y cómo estas interactúan y participan en mecanismos de señalización complejos. Se concluye con una reflexión sobre la complejidad de los seres vivos y cómo la matriz extracelular influye en la organización y comunicación de las células dentro de los tejidos.

Keywords

💡Células

Las células son la unidad básica de la vida y representan el núcleo central del tema del video. Se describe cómo las células, a través de su complejidad interna, forman el tejido y son fundamentales para la estructuración de los tejidos y órganos en un organismo multicelular.

💡Tejos

Los tejos son grupos de células que se diferencian y trabajan juntas para formar estructuras funcionales en un organismo. En el video, se discute cómo las células se organizan en tejos a través de la matriz extracelular.

💡Matriz Extracelular

La matriz extracelular es una red compleja de fibras y proteínas que se encuentra fuera de las células y que coordina cómo las células se relacionan entre sí. Es crucial para la formación de tejidos y para la comunicación entre las células.

💡Colágeno

El colágeno es la proteína más común en mamíferos, compuesto aproximadamente del 30% de las proteínas en los mamíferos. Se destaca como uno de los componentes principales de la matriz extracelular, proporcionando soporte y estructura a los tejidos.

💡Citosqueleto

El citoesqueleto es una estructura interna dentro de las células que le da forma y le permite moverse, dividirse y transportar cosas. En el video, se compara con la matriz extracelular para destacar la importancia de la estructura tanto interna como externamente de las células.

💡Integrinas

Las integrinas son proteínas incrustadas en las membranas celulares que conectan la matriz extracelular con el citoesqueleto interno de la célula. Son fundamentales para la comunicación y la estructuración de las células en tejidos.

💡Fibronectina

La fibronectina es una glicoproteína que se encuentra en la matriz extracelular y que se une a las integrinas en las membranas celulares. Es un ejemplo de cómo las proteínas y glicoproteínas interactúan en la matriz extracelular.

💡División Celular

La división celular es el proceso por el cual las células se multiplican. En el video, se menciona que la matriz extracelular y sus componentes, como el colágeno, influyen en cuándo las células deben dividirse.

💡Apoptosis

La apoptosis es el proceso programado de muerte celular, que también puede ser influenciado por la matriz extracelular. Se destaca cómo las células se informan mutuamente sobre cuándo morir como parte de su desarrollo y mantenimiento normal.

💡Sinais

En el contexto del video, los signais se refieren a las señales que las células intercambian entre sí y con su entorno. Las integrinas y la matriz extracelular son esenciales para estos procesos de señalización que guían el crecimiento, la división y la muerte celular.

💡Glicoproteínas

Las glicoproteínas son proteínas con cadenas de carbohidratos adjuntas. En la matriz extracelular, como la fibronectina, estas glicoproteínas juegan un papel crucial en la interacción y la comunicación entre las células y su entorno.

Highlights

Cells are the basic unit of life and are fascinating in their own right.

There are whole universes inside of cells, with more complexity than many might have guessed.

The extracellular matrix is key to understanding how cells form tissues and multicellular organisms.

The cytoskeleton inside a cell provides structure and allows for movement and division, similar to the extracellular matrix on the outside.

Collagen is the most common protein in mammals, making up approximately 30% of mammalian protein.

Collagen fibers help structure cells into tissues and are part of the extracellular matrix.

The extracellular matrix helps position cells and informs them when to grow, divide, or die.

Integrins are a class of proteins that connect the extracellular matrix to the cytoskeleton inside the cell.

Integrins can sense tension and signal the cell to be active or inactive, playing a role in cellular behavior.

The interaction between integrins, fibronectin, and the cytoskeleton is an area of active research.

The complexity of how these proteins work together and signal to each other is still being explored.

Research is ongoing to understand exactly how integrins bind and signal within the cellular environment.

Glycoproteins like fibronectin, which have carbohydrate chains, are a significant part of the extracellular matrix.

The extracellular matrix helps define tissues and allows cells to live in a community with signaling from their environment.

Cellular membranes are complex, with many proteins embedded as receptors for controlling the passage of molecules.

Cells are like cities unto themselves, interacting with their broader environment through their complex structures.

The study of the extracellular matrix and its role in cellular behavior is crucial for understanding the complexity of life.

Transcripts

- [Voiceover] We've given a lot of importance

to individual cells and that's for good reason.

Cells are the basic unit of life

and they are fascinating in their own right.

As we've seen in other videos,

there's whole universes inside of cells.

There's a lot more complexity than many

of us might have guessed before really studying cells.

But how do we go from cells to tissues?

So when you know if you look even

if you look at your skin, that tissue of your skin,

or your tendons or, if you think about heart's tissues

or the different organs' tissues.

How do you go from a different tissue,

which of course, eventually, will then get you

to a full multi-cellular organism.

So all the tissues and organs together,

you're going to get the whole organism.

How do the cells get together, coordinate,

structure themselves to form me or you?

And the answer is, or at least it involves,

something called the extracellular matrix.

Extracellular

matrix.

And just as we've talked about the insides of a cell,

not just being a bunch of organelles floating around

that we have a cytoskeleton that gives the inside

of the cell structure and allows it to even,

potentially, move and divide

and transport things.

So if you assume that this blob

right over here is a cell,

what I just drew in yellow,

that would be its cytoskeleton on the inside,

but there's also an analogous thing on the outside

that helps coordinate how the cells all relate to each other

and that's what we're talking about

when we talk about the extracellular matrix.

And it's made up of a bunch of different types

of fibers and proteins and glycoproteins

and probably the most notable of these

is collagen.

So I'll do colagen in yellow right over here.

So these could be strands of collagen right over here

and collagen is actually the most common protein in mammals.

It makes up approximately, so this is collagen

in the yellow right over there,

and it makes approximately, I've seen estimates

of 25 to 35%, but I'll just go with it makes

approximately 30% of the proteins in mammals.

30% of mammalian, I'll say mammal,

mammal protein.

So roughly 30% of the protein in your body is collagen

and a lot of it is making up these strands

that help make up, it's not the only protein found,

that help make up the extracellular matrix.

And you see these cells here,

these things that I've drawn,

they're kind of embedded in this the way I've drawn it.

They can be fixed.

They look like they're a little bit, they're attached

to this matrix and it helps position them.

And it is true that the extracellular matrix,

the collagen fibers and other things that we find there

help attach the cells and structure the cells into tissues.

They also help inform the cell,

let the cell know when to grow, when to divide,

even potentially when to die or when to produce

different types of molecules.

And to get a little bit deeper,

to understand what's actually going on,

how the cell actually attaches,

if we were to zoom in,

let's say we were to zoom in right over there on that square

so I'm zooming in on the cellular membrane,

we could get to this bigger picture

that is taking up most of the screen right over here,

so a view of this is like zoomed in representation.

So right over here this is inside the cell.

This is inside the cell here

and we an see that we even have

an actin microfilament right over here

that helps form, this is part of the cytoskeleton

and then have the collagen fibers

which is making up part of the extracellular matrix

and then we see that it all gets attached

with these proteins and these proteins,

they're a class of proteins called integrins.

Integrins.

And they're embedded in the membranes

of cells and through other fibers,

it's something like a fibronectin,

they can be attached to the broader

extracellular matrix

and this is fascinating because it obviously

structurally connects this extracellular,

I guess you could say structure,

this extracellular matrix to the inside of the cell,

to the cytoskeleton, through these proteins

and as I mentioned, these proteins help

kind of lodge things together, lock them in place,

but they can also be used to signal,

they can sense tension depending

on what type of cells you have,

they can signal for the cell itself

to get active or deactivate in some interesting ways.

So it's a fascinating thing

and I wanna make it very clear to you,

a lot of times when you're studying biology

even an introductory biology class

you'll see things like this in textbooks,

it's like, "Oh, of course, we have intogren proteins

"that are going across our cellular membrane

"and they're attached to things like fibronectin

"and they're attached to the cytoskeleton

"and they get attached to the collagen fibers

"throughout the extracellular matrix."

And it seems like oh, all of the biology

is already figured out,

but the real answer is how all of these things

actually work together and how they signal

to each other and how cells know

what to do based on how much stress

or tension or how crowded a certain area is.

These are areas of open research.

In fact everything that I'm talking about,

if you were to delve a little bit deeper,

and I encourage you to do web searches on these,

you'll find current research papers

where people are saying, "Well, how exactly

"does an intogren know what to do?"

or "How does it exactly signal to the cell?"

or "How does it exactly bind itself

"to either the cytoskeleton or the extracellular matrix?"

These are all interesting areas of research

and people are gonna be researching them

for some time because there's always more questions

on how these incredibly complex proteins

and glycoproteins, fibronectin is a glycoprotein,

it's proteins where the side chains

have

carbohydrate chains, saccharide chains,

branching off of them.

And so how do all of these thing interact

and how do they kind of "know what to do"

and how do all of these complex signaling mechanisms work?

So it's a fascinating area of research.

But, hopefully this gives you an appreciation

for even a further appreciation for the complexity

that makes you you.

We've already talked about cells themselves being complex,

but now they're lodged in this extracellular matrix

which helps us better define tissues

and helps kind of let the cells live

in this community and know how

to relate to each other and have a little bit of signaling

from their outside environment.

And I've just drawn one

kind of intogren complex right over here,

but you would have many along the cell

or along the membrane

and these aren't the only proteins.

The fascinating things about cellular membranes,

you'll often just see them drawn as this lipid bilayer.

They have all sorts of proteins

that are lodged inside of them

that are used as receptors that allow certain molecules

in and certain molecules out.

So they really almost cities unto themselves

and then they interact with

their broader environment as well.