Microtúbulos en Cilios y Flagelos

Biología Celular: Bloque 2, Unidad Didáctica 7

• El citoesqueleto es una red de proteínas filamentosas que se extiende por el citoplasma.
• Proporciona un armazón estructural para la célula, determinando su forma y la organización de los orgánulos.
• Es responsable de los movimientos celulares, incluyendo el transporte intracelular de orgánulos y cromosomas mitóticos.
• Es una estructura dinámica que se reorganiza constantemente según las necesidades de la célula.
• Se compone de tres tipos de filamentos de proteína: filamentos de actina, microtúbulos y filamentos intermedios.

Citoesqueleto: Filamentos de Actina

• La actina es la proteína citoesquelética más abundante en la mayoría de las células.
• Forma microfilamentos, delgados y flexibles, de aproximadamente 7 nm de diámetro y hasta varios micrómetros de longitud.
• Se organizan en estructuras tridimensionales con propiedades de gel semisólido.
• Se asocian con otras estructuras celulares e intervienen en la interacción célula-célula y el movimiento de la célula.
• El ensamblaje y el desensamblaje de los filamentos de actina están regulados por proteínas de unión a la actina.

Citoesqueleto: Ensamblaje y Desensamblaje de Filamentos de Actina

• La actina existe en dos formas: actina globular (G-actina) y actina filamentosa (F-actina).
• La G-actina se polimeriza para formar F-actina.
• El proceso de polimerización inicia con un pequeño agregado de G-actina en una estructura de nucleación.
• Los nuevos monómeros se añaden a ambos extremos del filamento, pero el extremo más (extremo (+) o protuberante) crece cinco o diez veces más rápido que el extremo menos (extremo (-)) o puntiagudo.
• El ATP se une a la G-actina, y se hidroliza a ADP una vez que la G-actina se incorpora al filamento.
• La unión de ATP afecta a la afinidad de unión a otros monómeros de actina.
• Las proteínas de unión a la actina regulan el ensamblaje y el intercambio de los monómeros de actina y el tiempo de vida de los filamentos.
• La actina y sus proteínas reguladoras juegan un papel crucial en la formación de una red tridimensional de microfilamentos en las células.

Citoesqueleto: Organización de los filamentos de actina

• Los filamentos de actina se organizan en haces o redes tridimensionales.
• Los haces son conjuntos de filamentos paralelos conectados por proteínas de entrecruzamiento.
• Las redes son mallas de filamentos con una disposición ortogonal más laxa, con propiedades propias de gel semisólido.
• Las proteínas de unión a la actina juegan un papel importante en la organización de estos haces y redes.
• Hay dos tipos principales de haces: el haz paralelo y el haz contráctil.
• El haz paralelo contiene filamentos paralelos que se mantienen unidos por proteínas como la fimbrina.
• El haz contráctil tiene filamentos más dispersos que se mantienen unidos por proteínas como la a-actinina.

Citoesqueleto: Microfilamentos: Otros componentes

• Las microvellosidades son proyecciones de la membrana plasmática formadas por haces paralelos de filamentos de actina.
• Son abundantes en células que participan en la absorción de nutrientes, como las células epiteliales del intestino.
• Los estereocilios son microvellosidades especializadas en las células auditivas del oído interno responsables de la audición.
• Los pseudópodos son extensiones de la membrana plasmática formados por redes tridimensionales de filamentos de actina.
• Los lamelipodios son extensiones anchas y planas de la membrana, y los filópodos son extensiones delgadas de la membrana, y ambos tipos intervienen en los movimientos celulares.

Citoesqueleto: Motores de miosina

• La miosina es una proteína de motor molecular que convierte la energía química (ATP) en energía mecánica para producir movimiento y fuerza.
• La miosina se asocia a los filamentos de actina y participa en diversos procesos celulares, incluyendo la contracción muscular, la división celular, el transporte de vesículas y de orgánulos.
• Hay diversos tipos de miosina con funciones especializadas.

Citoesqueleto: Motores microtubulares y movimiento en células eucariotas

• Los microtúbulos son estructuras cilíndricas formadas por unidades de proteína llamadas tubulina.
• Los microtúbulos intervienen en el transporte intracelular de material, así como en la división celular (mitosis) y el movimiento de cilios y flagelos.
• Las quinesinas y las dineínas son proteínas motoras esenciales para estos movimientos. Las quinesinas mueven la carga hacia 'más' y las dineínas hacia 'menos'.
• Los microtúbulos contribuyen al movimiento de los cilios y flagelos, mediante un deslizamiento de los microtúbulos entre sí.

Citoesqueleto: Filamentos intermedios

• Los filamentos intermedios son estructuras fibrosas resistentes que contribuyen a la organización y soporte estructural de las células.
• Proporcionan resistencia mecánica a los tejidos y ayudan en la localización de los procesos celulares.
• Los filamentos intermedios están construidos por varias proteínas diferentes (cada grupo de proteínas tiene una función especializada) por lo general están unidos en una organización bidimensional.
• Hay unos tipos principales: queratinas, vimentina, desmina, proteínas ácidas fibrilares gliales, periferinas y laminas nucleares.

Citoesqueleto: Microtúbulos

• Los microtúbulos son estructuras dinámicas y rígidas que tienen funciones importantes en la organización celular y el desplazamiento celular. También participan en el movimiento celular, el transporte de orgánulos y la separación de cromosomas durante la mitosis.
• Los microtúbulos se ensamblan y desensamblan rápidamente.
• El GTP juega un papel importante en la inestabilidad dinámica de los microtúbulos.
• Los extremos menos de los microtúbulos tienden a ser protegidos por el centro organizador de los microtúbulos.
• Los microtúbulos, en las células animales, generalmente se extienden desde el centrosoma.
• El centrosoma es un centro organizador de los microtúbulos que contiene estructuras denominadas centriolos.
• El axoplasma de las neuronas no se ancla al centrosoma.
• Los microtúbulos son importantes en los procesos celulares de la neurona.

Citoesqueleto: Movimiento cromosómico

• Los microtúbulos asociados con los cromosomas desempeñan un papel crucial en los movimientos cromosómicos durante la mitosis.
• Los movimientos de los cromosomas, tanto en la anafase A como en la anafase B, son impulsados por proteínas motoras asociadas a los microtúbulos.