Bases moleculares y celulares
de la medicina II
Citoesqueleto y matriz
extracelular
PONENTE: Mg. Edgar Andrés Valencia Rojas
Alineación curricular
Asignatura
Ciclo
Bases moleculares y celulares de la medicina II
02
Nombre del docente
Edgar Andrés Valencia Rojas
Correo del docente
Edgar.valencia@upsjb.edu.pe
N° Sesión
02
Logros
Resultado de
aprendizaje
Identifica y relaciona la organización estructural y funcional de la célula
humana, incluyendo membrana celular, transporte transmembrana, matriz
extracelular, citoesqueleto, uniones celulares, sistemas de endomembranas,
tráfico vesicular y función mitocondrial, con procesos biológicos en escenarios
de aplicación biomédica, mediante aprendizaje basado en problemas, para
sustentar las bases celulares de la fisiopatología inicial y sus posibles dianas
terapéuticas, demostrando pensamiento crítico y rigor científico. Dicha
sustentación se realiza bajo un enfoque de formación continua, por lo que la
evaluación comprende también la aplicación de los conocimientos previos
necesarios para el razonamiento integral. Asimismo, demuestra una actitud
responsable, ética y respetuosa del trabajo académico y de las normas de
bioseguridad aplicables a entornos biomédicos.
LRPD de la unidad
Resuelve situaciones de normalidad y alteración celular relacionadas con la
organización estructural y funcional de la célula humana mediante el análisis de
Escenarios de Aplicación Biomédica en los ‘Desafíos de Transferencia
Cognitiva’. Para ello, el estudiante integra fundamentos de biología celular y
molecular vinculados a la dinámica de membrana, señalización, matriz
extracelular y sistemas de endomembranas, explicando su rol en la
comunicación y adaptación celular bajo el modelo de Aprendizaje Basado en
Problemas (ABP). El desempeño se evidencia a través de dos productos clave: la
resolución técnica de escenarios integradores y el seguimiento del e-portafolio
digital con evidencias del proceso formativo de las sesiones prácticas;
garantizando rigurosidad científica, ética y responsabilidad en entornos
colaborativos.
Temario
01
Citoesqueleto
02
Matriz extracelular
• Microtúbulos
• Microfilamentos
• Filamentos intermedios
• Componentes
• Moléculas de adhesión celular
• Especializaciones de la membrana
Problema inicial
Un paciente masculino de 4 años es traído a consulta pediátrica por retraso en el desarrollo
motor y caídas frecuentes. A la evaluación física, el niño presenta dificultad severa para
levantarse del suelo, requiriendo usar sus manos para "escalar" sobre sus propias piernas
(Signo de Gowers positivo), además de una pseudohipertrofia en las pantorrillas. Los
exámenes de laboratorio revelan niveles séricos de Creatina Quinasa (CK) masivamente
elevados (>10,000 U/L), indicando necrosis muscular activa. El estudio genético confirma una
mutación en el gen de la Distrofina, diagnosticando Distrofia Muscular de Duchenne.
• Pregunta Gatillo: ¿Por qué la ausencia de una sola proteína, encargada de conectar el
andamiaje interno de la célula con la matriz extracelular, provoca que la fuerza de la propia
contracción muscular desgarre y destruya la membrana celular del paciente?
Activación
Si un edificio tiene vigas de acero en su interior (citoesqueleto) y bases de
concreto en el exterior (MEC), ¿qué le pasaría a las paredes del edificio
durante un terremoto si los pernos que unen las vigas con la base están
oxidados o ausentes?
¿Por qué las células de la piel o del músculo, que soportan tanta fricción y
estiramiento diario, no se separan ni se deshacen como si fueran gelatina?
1. Citoesqueleto
Citoesqueleto
Microfilamentos
Adaptado de: Lodish H. et al., Molecular Cell Biology.
Citoesqueleto
Microfilamentos
Adaptado de: Alberts B. et al., Molecular Biology of the Cell
Citoesqueleto
Microfilamentos
Adaptado de: Lodish H. et al., Molecular Cell Biology.
Citoesqueleto
Filamentos intermedios
Adaptado de: Lodish H. et al., Molecular Cell Biology.
Citoesqueleto
Microtúbulos
Adaptado de: Lodish H. et al., Molecular Cell Biology.
Citoesqueleto
Microtúbulos
Adaptado de: Lodish H. et al., Molecular Cell Biology.
2. Matriz extracelular
Matriz extracelular
Componentes
Adaptado de: Alberts B. et al., Molecular Biology of the Cell
Matriz extracelular
Moléculas de adhesión celular
Adaptado de: Lodish H. et al., Molecular Cell Biology.
Matriz extracelular
Especializaciones de la membrana
Adaptado de: Alberts B. et al., Molecular Biology of the Cell
Cierre y resolución
En el músculo estriado, la proteína Distrofina actúa como un ancla crítica que conecta los
microfilamentos de actina (el citoesqueleto contráctil) con el complejo de glicoproteínas de la
membrana, el cual a su vez se ancla a la matriz extracelular (laminina). El paciente, por su
mutación genética, carece por completo de esta proteína conectora.
Al no haber Distrofina, el citoesqueleto no está anclado a la MEC. Cada vez que el niño intenta
caminar o correr, la actina y la miosina generan una fuerza inmensa, pero esta fuerza se
transmite directamente contra la frágil membrana de lípidos en lugar de disiparse hacia la
matriz extracelular. La membrana celular se desgarra físicamente con cada contracción. Esto
permite la entrada masiva de calcio (provocando necrosis celular) y la fuga de la enzima
Creatina Quinasa (CK) hacia la sangre.
Cierre y resolución
Bases de intervención: Actualmente, no existe una cura para reescribir todo el ADN del
paciente y fabricar distrofina nueva de la noche a la mañana. La intervención clínica
busca prolongar la funcionalidad y proteger el citoesqueleto restante. Se administran
Glucocorticoides (Corticosteroides) en altas dosis; aunque no reparan la membrana,
reducen drásticamente la inflamación letal causada por la necrosis celular persistente,
retrasando la destrucción del tejido. Se indica Fisioterapia especializada para prevenir
contracturas severas sin sobrecargar de tensión al músculo frágil. Además, el médico
genetista evalúa al paciente para las nuevas terapias de salto de exón (Exon skipping),
fármacos de vanguardia que obligan al ribosoma a "saltarse" la mutación y producir una
distrofina más corta, pero parcialmente funcional, restaurando el puente entre el
citoesqueleto y la matriz extracelular.
Conclusiones
• El citoesqueleto (microtúbulos, microfilamentos, filamentos
intermedios) no solo da forma, sino que es la red de distribución
dinámica y el motor mecánico de la célula.
• La matriz extracelular (colágeno, elastina) provee el andamiaje
estructural externo necesario para que las células se organicen en
tejidos cohesivos.
• La supervivencia celular bajo estrés mecánico depende
absolutamente de las especializaciones de membrana (ej.
integrinas, distrofina) que anclan el citoesqueleto interno con la
matriz externa.
Metacognición
•
Reflexión guiada sobre la utilidad de las ciencias básicas en el ciclo
actual.
•
¿Por qué entender la conexión física entre el citoesqueleto y la
matriz extracelular me ayuda a explicarle a los padres de este
paciente por qué el ejercicio extenuante es perjudicial para su
hijo?
•
¿De qué manera este caso me demuestra que una célula no está
aislada, sino que su integridad depende de cómo se comunica
mecánicamente con su entorno?
Bibliografía
•
•
Alberts B, Johnson A, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, et al. Molecular Biology of the Cell.
6th ed. New York: Garland Science; 2015.
Lodish H, Berk A, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Bretscher A, et al. Molecular Cell Biology. 8th
ed. New York: W.H. Freeman; 2016.