Contracción Muscular y Movimiento Celular

Biología Celular - Citoesqueleto y Movimiento Celular

• El citoesqueleto es una red filamentosa proteica que se extiende por el citoplasma.
• Proporciona soporte estructural a la célula, determinando su forma y organización.
• Es responsable de los movimientos celulares y del transporte interno de orgánulos.
• Es una estructura dinámica que se reorganiza continuamente.
• Está formado por tres tipos de filamentos proteicos: actina, microtúbulos y filamentos intermedios, unidos a la membrana y orgánulos por proteínas accesorias.

Filamentos de Actina

• La actina es la proteína citoesquelética más abundante.
• Polimeriza formando filamentos delgados y flexibles de unos 7 nm de diámetro y varios micrómetros de longitud.
• Se organizan en haces o redes tridimensionales con propiedades de gel semisólido.
• Actúan debajo de la membrana plasmática.
• La actina constituye entre el 5% y el 10% de las proteínas totales de las células eucariotas, llegando al 20% en células musculares.
• Hay varios tipos distintos de a proteínas de actina codificados por varios genes.
• Los mamíferos tienen seis tipos de actina (4 en músculos y 2 en otras células).
• Todas las actinas tienen una secuencia de aminoácidos muy similar, conservada evolutivamente.
• Los monómeros de actina son proteínas globulares de 375 aminoácidos(43KDa), denominados actina globular G.
• Cada monómero interacciona con otros monómeros para formar filamentos (actina filamentosa F).
• En los filamentos, cada monómero está girado 166º, dándoles un aspecto de hélice de doble cadena.
• Los monómeros están orientados en la misma dirección, dando polaridad al filamento.

Ensamblaje y Dinámica de Actina

• En condiciones fisiológicas, los monómeros se polimerizan en filamentos.
• El primer paso en la polimerización es la nucleación, que compone un cúmulo de tres monómeros.
• Los filamentos crecen por la adición reversible de monómeros en ambos extremos.
• El extremo (+) se alarga de 5 a 10 veces más rápido que el extremo (-).
• Los monómeros de actina se unen a ATP, que se hidroliza tras el ensamblaje del filamento.
• La actina unida a ATP se asocia con los extremos (+) del filamento, de crecimiento rápido.
• La hidrólisis del ATP produce ADP dentro del filamento.
• La actina-ADP se disocia más fácilmente, por lo que los monómeros unidos a ADP se disocian del extremo (-).
• El intercambio rotatorio (treadmilling) ilustra el comportamiento dinámico de los filamentos de actina.
• El ensamblaje y desensamblaje de los filamentos de actina está regulado por proteínas de unión a la actina.
• La nucleación, que requiere el alineamiento correcto de los tres primeros monómeros, es facilitada por forminas, una proteína de unión de la actina.
• Las forminas están asociadas a la profilina, que estimulan el intercambio de ADP unido por ATP en los monómeros de actina.
• Las proteínas Arp2/3 inician el crecimiento de filamentos de actina ramificados.
• Ayudan en el movimiento celular en la membrana plasmática.
• Se unen cerca del extremo protuberante, iniciando una nueva rama.
• Los filamentos de actina se estabilizan con proteínas de caperuza en sus extremos y proteínas de estabilización como las tropomiosinas.
• Las tropomiosinas son proteínas fibrosas que se unen longitudinalmente a lo largo de los surcos del filamento.
• Existen más de 40 proteínas de tropomiosina codificadas por splicing alternativo a partir de 4 genes.
• Otras proteínas actúan remodelando o modificando los filamentos existentes, como las cofilinas, que cortan los filamentos de actina.

Orquestación de los Filamentos de Actina

• Los filamentos se ensamblan en haces de actina y redes de actina.
• En los haces, los filamentos se unen por puentes cruzados y se disponen de forma paralela y agrupada.
• Las proteínas de unión a la actina relacionadas con los puentes cruzados permiten fijar e interconectan filamentos de actina.
• La naturaleza de unión viene determina por el tamaño y las formas de las proteínas de entre cruzamiento.
• Los haces tienen proteínas pequeñas y rígidas.
• Las redes tienen filamentos más largas y flexibles.
• Los haces de actina se dividen en haces paralelos y haces contráctiles.
• Los haces paralelos contienen filamentos de actina agrupados y alineados, y sostienen las proyecciones de la membrana plasmática de las microvellosidades.
• Los filamentos en haces paralelos tienen la misma polaridad y extremos protuberantes adyacentes.
• La fimbrina (68kDa) es una proteína con dos dominios de unión a la actina.
• Los haces contráctiles tienen filamentos más espaciados y la capacidad de contraerse.
• La α-actinina es la proteína de entrecruzamiento en los haces contráctiles.
• Se une a actina como un dímero, separando los filamentos por 40 nm.

Las Redes

• Las redes utilizan proteínas de unión grandes como la filamina.
• La filamina se une a la actina como un dímero de 280 kDa.
• Dominios de unión a la actina (ABD) y dominios de dimerización en extremos opuestos.
• Forma puentes cruzados entre filamentos ortogonales para crear soporte tridimensional holgada.
• La red de filamentos de actina y proteínas asociadas subyacente a la membrana plasmática es el córtex celular.
• Configura la forma y el movimiento celular.
• Proteína fibrosa espectrina del citoesqueleto.
• La espectrina es un tetrámero de 240 y 220 kDa unidos por filamentos cortos de actina.
• La espectrina se une tanto a fosfolípidos de la membrana como a la proteína transmembrana abundante, Banda 3, a través de la anquirina.
• Vincula uniones de la estructura espectrina-actina y glicoforina (proteína 4.1).
• Importante en los eritrocitos, papel fundamental es impedir que se unan a células o paredes vasculares.
• La proteína distrofina une los filamentos de actina del citoesqueleto a la membrana plasmática en células musculares.
• Las mutaciones genéticas en la distrofina causan varios tipos de distrofia muscular.
• Distrofina forma díméros, vinculando actina a la membrana, vinculando así citoesqueleto con matriz celular, importante para estabilidad celular en contracción muscular.

Microvellosidades

• La organización de actina también es evidente en varias protrusiones de la superficie celular, como las microvellosidades.
• Amplían superficie e incrementan absorción, cubiertas de membrana plasmática con haces de actina.
• Extensiones digitiformes en células de absorción, contiene borde en cepillo con millar de microvellosidades.
• Los estereocilios de las células auditivas en el oído interno detectan vibraciones sonoras.
• Los haces paralelos en microvellosidades contiene 20 a 30 filamentos unidos a la actina con la fimbrina y villina, así como uniones laterales de calmodulina y miosina 1.
• Microvellosidades se anclan con espectrina para red terminal.

Protrusiones de la Superficie Celular

• Las microvellosidades son permanentes, otras protuberancias de la superficie celular son estructuras transitorias.
• La formación y retracción de estas estructuras durante el movimiento celular se basa en el ensamblaje y desensamblaje regulado de los filamentos de la célula.
• Pseudópodos con filamentos entrelazados en red tridimensional para la fagocitosis.
• Lamelipodios son extensiones laminares con red de actina.
• Filópodos son prolongaciones delgadas desde lamelipodios, con haces de activa sustentando la célula.
• Movimiento requiere protrusiones se extiendan hacia frente de célula en movimiento.
• Protrusicónes deben fijarse al substrato.
• Parte trasera debe desprenderse del substrato, contrayéndose el cuerpo celular hacia delante.
• Proceso requiere ramificación y polimerización de actina.
• El movimiento celular responde a señales.
• La formación de protrusiones de la superficie está regulada por pequeñas GTPasas de la familia Rho (Cdc42, Rho, Rac) activando receptores membra y promoviendo la polimerización de actina-
• Proteínas Rho activan WASP miembros que estimulan al completo Arp2/3 para el crecimiento de filamentos de actina.
• Cofilina, un factor de escisión, y forminas también desempeñan un papel importante en la remodelación de la red de filamentos de actina.
• Los filamentos de actina al crecer empujan la membrana hacia delante y desencadenan la formación de protrusiones.

Motores de Miosina

• Responsable de movimientos celulares.
• Miosina prototype molecular, convierte energía química ATP en energía que genera movimiento.
• Interacciones de actina y miosina involucrada en contracción muscular, división celular, transporte de orgánulos.
• La célula muscular especializada en la contraction, existen tres tipos de esqueléticas, cardiacas, y lisas.
• Musculo esquelético y cardiaco, elementos contráctiles en estructuras organizadas.
• Músculos esquelético fibras musculares de 50 μm y centímetros de longitude, muchos miofibras, con filamentos de miosina y de actina.
• Cadena de unidades contráctiles: Sarcómeros (apariencia estriada de células).
• El sarcómero son zonas differentiated de 2.3 μm de longitud, y se representan con discos de actina.
• En los sarcómeros bandas claras alternan con bandas oscuras.
• Filamentos de activa y miosina están solapados en los extremos de la banda A, solo filamentos de miosina en la región en la zona H.
• Filamentos unidos al disco z extremod protuberances, contiene proteína α-actinina.
• Filamentos Unidos en la zona media (la línea M).
• El modelo del deslizamiento de los filamentos del sarcómeros se acera con una contracción musical.
• La Banda A no cambia, la Band I y zona H casi desaparecen.
• Actina y miosina deslizan uno sobre otro.
• Contracciòn debido a la interaccion entre actina y miosina.
• Miosina II presente en el músculos.
• Proteína 500 kDa muy grande.
• Cadenas pesadas idénticas 200kDa con region globular y cadena de α-helio ce larga.
• Dos pares de cadena lighteras, las cadenas α-helio se enrollan y conectan cola de las region de la cabeza.
• En filamentos gruesos los musculos organizados y a a disposición de sus colas.
• El brazo cabezal de miosina interacciona para formar puentes cruzados con la actina.
• Orientación de filos gruesos y micro filamentos se invierte a a partir de la linea M.
• Cuerpos cabeza se mueven a lo largo de la region de la activa, contraciòn genera movimientos.
• Actividad de la mioisna requiere ATP como moto.
• Comienzan con miosina unida con fuerza a los sitios de activa con ayuda ATP.
• Unión a los grupo cabeza socia complejo miosina, actina se induce a inducir en el complejo Miosina actúa para la cabeza de miosina de forma de desplazamiento.
• Miosina se una al filamento de actina en un a posición nueva liberando ATP.
• El proceso de contraccion produce pulsos con ayuda muscular.
• Contracción en musculo esquelético estimulado por nervios.
• Calcio se reprime de retículo sarcoplásmico en red membranosa especialidad.
• Liberación calcium aumenta el calcio en el citsoles 100 veces.
• Involucrada proteínas accesorias troponina y y tompomiosina, calcio incrementa contraction. Troponina se une a a la tropomiosina.
• Pequeñas concentracciones calcium troponina con tropomiosina bloque interacciones interaccion.
• Altas concentraciones alters disposecion complejas permite cabezas miosina incrementar actinas.
• Actina mioisna puede formar ensamblados contraction sin musulo.
• Filamentos de actina se entre lazadas en 10 a 20 miosina.
• Filamentos actina miosina no forman parte del sarcómetro.
• En células no musculares la contraction regulada con cadean ligares de la miosina.

Miosinas No Convencionales

• La miosina tiene 20 tipos sin estructuras comunes.
• Transporta membrana y componentes célula. Miosina I menor tamaño que la miosina II, colas de estructuras celulares.
• Transporta cargas.
• Forma brazos laterales interaccionando con microvellosidades.
• Transporta orgánulos y mueve membrane con ayuda de propodos y fagocitosis.
• Miosina V- dímeros moviendo en las neuronas.
• Los microtúbulos responsables de movimientos celulares.
• A las microtúbulos son responsables de: transporte intracelular; separan cromosomas; baten flagelos.
• Motor generado por el movimiento por polimerización, necesita ATP, quinesins y deneinas.
• Quienesins y denianso se mueven a lo largo de micro túbvulos en dirreções opuestos.
• Miosina I es el prototipo a 380 kDa
• Consiste en cadenas pesadas and ligeras, α-Helices que se enrollan.
• Regiones globs son los que mueven , se unen a microtubulos, también generan a ayuda par polimerización.

Proteínas Motoras Microtubulares

• Las dineínas funcionan batieno cilios.
• Mover mayores partes de la carga micro túbulos el la región, cadenas pesadas formas y regiones polimerización.
• Las partes de la díneina forma une estructuras celulares, y estas se acoplan a las micro túbulos.
• Las quinesinas interaccionan diferente en posttraducción y la tubulina
• Ayudando a mueva por toda la célula a través de los filamentos.

Miosina I y Dineina

• La quinesina I y dirrejidas familias se transporten a la periferia.
• Dinamo transfiere cargas interior la célula.

Cilios y Flagelos

• Ambas estruturas interaccionan juntas
• Un promedio de 2 μm, cilios abundantes, flagelos más largos.
• Axonema a los tubos cilliaressy los flagelo estructuras fondament.
• Microtúbulos y asociado.
• A disposición 9+2.
• Filamentos fusionados distinctos; 13 proto filamentos el túbulo B 10, y y 11 proto filamentos a unidos al túbulo A.
• Los filamentos exterriores conectan a los parte central y un proteína llama exina.
• Región del túbulo una que dineína y el batio de los cilios..
• Filamentos Unidos a la base cilliar.
• Cuerpo vasal tiene estructura similar, filamentos 9 tripletas dan acoplamiento y ayudan en el el a cción de la célula.
• El movimiento generano por la los micro túbulos con ayuda de deniaína.
• Dineíná se une a los filamentos a adyacentes.
• Cuerpos dobles con puentes permiten flexionar los filamentos causando movimiento en batido y microtúbulos.

Reorganización de los Microtúbulos

• Los microtúbulos interaccionan con los movimientos
• Micro túbvulos cinetocoricos atrahen a los cromosomas dentro de los células.
• Conexión a cinetcorios estabalece micro tu úlvulo.
• Conexión a los cromosomas.
• Los micro túbulos separan.
• Conjonto filamentos interaccionar en el centro de la celula Se disgregan para reorganizando para segregar cromosomas un proceso que se duplica a un lado del núcleo oponiendo la fase mitótica.
• Proceso con los filamentos interaccionar polarizandos la célula.
• Polos opuestos se encargan de la separation.
• Filamentos se despolemerizan a la altura del los cromosomas.
• La se separada a polos del asteroide de los microulvulis que se encoronan.
• Quenesians separan cromasimos y se asocinan a los micros tuvvulos.

Citoesqueleto - Filamentos Intermedios

• Son de diámetros y 10m -12 nm, no movimientos solo fuerza mecánica.
• Se unen a los procesos celulares incluyendo procesos de senalización intra celular.
• Los filamentos se encuentran en distintos tipos de células, clasificadas en 5 función de los acido aminico.
• Tipo I - II Acido neutras basica grupo s de querartinas, y II son ácidos.
• Tipos III, con Vimentan in los fibroblasto, múscolo lisio.
• Dimena propia muscular.
• Tipo IV - proteíans eurofilamnetnas.
• Tipo V láminas nucleares.
• Estos interaccionan con dominios en hélice α, interaccionan a dominios y forman tétreros y protofilamentos.
• Estructura modo cuerda con 8 proto filamento es juntos a un lado del núcleo.
• Une anilllo que rodea al núcleo, con la membrana plasmática.
• Los microtúbulos pueden interaccionar integrando la célula.
• Un anndaaimane integra la estructuras componentes celular.

Este cuestionario explora los componentes y procesos de la contracción muscular, incluyendo el rol de proteínas como la titina y la miosina. También abarca el movimiento celular, desde la fagocitosis hasta la función de lamelipodios y filópodos.