CLASE12 - Citoesqueleto (1).pdf

Citoplasma Separado del medio extracelular por la membrana plasmática y del núcleo por la membrana nuclear en los eucariotas Esta constituido por: Una matriz amorfa que es el citoplasma fundamental o citosol o matriz citoplasmática. Contiene: Complejos enzimáticos, chaperonas, prot...

Citoplasma Separado del medio extracelular por la membrana plasmática y del núcleo por la membrana nuclear en los eucariotas Esta constituido por: Una matriz amorfa que es el citoplasma fundamental o citosol o matriz citoplasmática. Contiene: Complejos enzimáticos, chaperonas, proteosomas, inclusiones Moléculas de ARN ribosomal, mensajero y de transferencia Núcleo, citoesqueleto y los organoides que integran el sistema de endomembranas (SVC), mitocondrias, cloroplastos (vegetales) y peroxisomas. Gránulos de glucógeno (glicosomas), gotitas de grasa (secreciones apócrinas), pigmentos. Citoplasma fundamental o citosol Es un sistema coloidal corresponde al verdadero medio interno celular Contiene las grandes macromoléculas orgánicas como proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos complejos y algunos lípidos, que constituyen la parte dispersa del coloide. Cuando las fuerzas de unión entre las proteínas son fuertes poseerá consistencia de gel, si las fuerzas son débiles el coloide será mas fluido forma sol. Estos estados no son estáticos, pueden adquirir en diferentes momentos de la célula y en diferentes porciones del citosol. Algunas proteínas se polimerizan y dan origen a fibrillas que constituyen el citoesqueleto arman una red bajo la membrana citoplasmática y se unen a ella. El agua es el solvente y contiene iones inorgánicos y pequeñas moléculas orgánicas en solución. Procesos de síntesis y degradación: ocurre en el citoplasma, como: GLUCOLISIS ( Degradación de glucosa) SINTESIS PROTEICA: Ribosomas, poliribosomas, chaperonas y poteasomas y representa aprox. el 50% del citoplasma (en las células mas indiferenciadas este porcentaje es mayor) de pH 7,2  Mitocondrias y RE tienen chaperonas, las proteínas Chaperonas se pliegan en su interior. Peroxisomas y núcleo no tienen chaperonas, las proteínas ingresan plegadas. Acompañan a las proteínas para evitar plegamientos prematuros y cuidan que sean correctos, sin ejercer acción sobre ellas. Son monoméricas y 14 a 18 que poseen un surco en el forman un que solo una parte de la cilindro con un proteína es asistida, se Son poliméricas espacio central necesitan varias para donde ingresa la una sola proteína proteína que va a ser asistida 3 familias de proteínas HSP 60 (14 a 18 subunidades de chaperoninas), 70 y 90 Consumen energía de ATPs y pueden ser reutilizadas  Destruyen proteínas: cuando deben desaparecer Proteasoma porque se han plegado mal, se dañaron o su función ha concluído. Para poder ingresar al proteasoma la proteína debe 76 aa estar “marcada” por una UBIQUITINA formando el Complejo proteína-ubiquitina Será reconocido por el casquete regulador que separa la ubiquitina Es de forma cilíndrica formada La proteína es degradada a por varias proteasas en torno a una ologopéptidos que son volcados cavidad central donde ingresa la al citosol. proteína que va a ser degradada. En cada extremo hay un casqueteformado por 20 Todos estos compuestos son polipéptidos reguladores. reutilizados y consumen ATP Citoesqueleto  El interior de la célula eucariota posee una organización interna estructural y funcional establecida por una serie de filamentos proteicos, y un conjunto de proteínas accesorias su conjunto se le denomina citoesqueleto.  Es un entramado resistente y dinámico  Se extiende a través del citoplasma, sobre todo entre el núcleo y la cara interna de la membrana celular, aunque también en el interior del núcleo.  Se forman por la polimerización de unidades proteicas que no establecen uniones covalentes entre sí, se pueden ensamblar (Polimerización) y deshacer (despolimerización)  Permiten la polarización de las células Funciones del citoesqueleto Importante en las células animales, donde no existe una pared celular que de consistencia a las células  Establece: o la forma celular y poder cambiarla o la polaridad de algunas células o la disposición adecuada de las organelas  Permite: o el movimiento celular o la comunicación entre las organelas, o los procesos de endocitosis y exocitosis, o la división celular (tanto meiosis como mitosis), o El anclaje de moléculas y orgánulos o resistir presiones mecánicas y reaccionar frente a deformaciones. Citoesqueleto Micrografía de células del endotelio (parte interna de los vasos sanguíneos) vistas al microscopio óptico de fluorescencia. Los microfilamentos de actina se ven en rojo y los microtúbulos en verde. Los núcleos se observan en azul. Elementos del Citoesqueleto Ubicación de los elementos del citoesqueleto Disposición Se anclan a Filamentos de radial partiendo complejos de unión Actina, en la del Centrosoma de la membrana proximidad de la plasmática y membrana también en el interior del núcleo  Citoesqueleto: Microtúbulos Tubulina beta Dímero formado por alfa y beta Tubulina Tubulina alfa La tubulina es una proteína globular que al polimerizarse se 25 nm de dispone alrededor de un eje central longitudinal. Son tubos diámetro huecos y delgados de 25 nm de diámetro y longitud variable. Citoesqueleto: Microtúbulos Funciones: Permiten y facilitan el desplazamiento de sustancias, gránulos y vesículas del citoplasma y del material intracelular, para lo cual necesitan la ayuda de unas proteínas denominadas motoras. Participan en la determinación de la forma celular y su mantenimiento Sostienen organelas y permiten su desplazamiento a una velocidad de hasta 5mm por segundo Intervienen en la movilidad de las células aisladas o libres y de las células móviles en los organismos pluricelulares Forman parte de cilias y flagelos Importantes en la división celular, permite la segregación de los cromosomas. Microtúbulos  Microtúbulos Siempre se ensambla una alfa-tubulina con una beta-tubulina, nunca dos alfas ó Se unen al ensamblarse formando dos betas. láminas también alfa y beta, quedando alternadas. Los microtúbulos forman parte de diferentes estructuras: Citoplasma Mitósis o meiosis Cilias, flagelos Centríolos Tienen Proteínas asociadas a microtúbulos que contribuyen a la unión de los microtubulos entre sí y aceleran su polimerización y depolimerización. Los cambios son sutiles agregado (protein-kinasas) o eliminación de grupos fosfatos (protein-fosfatasas) MAP microtubulos asociated protein: 1, 2, 3, 4 y 5 Tau Dineínas Kinesinas  Centros Organizadores de los microtúbulos (COMT) : centrosomas y cuerpos basales Formados por centríolos que son estructuras pequeñas alargadas, en forma de cilindros huecos. Las paredes están formadas por ases de microtúbulos. Corte trasversal de centríolos Hay al menos un par de centríolos o centrosomas por células, que se disponen en forma perpendicular. Estructura de centríolo o cuerpo basal Estructura similar a la de los centríolos. Están siempre por debajo de la membrana plasmática, de ellos se originan los microtúbulos que constituyen las fibrillas de las cilias o de los flagelos. Tienen 9 tripletes de microtúbulos periféricos constituidos, cada uno de ellos, por un microtúbulo completo y dos incompletos. Cuerpos basales, cilios y flagelos Lo que permite a los micrutúbulos funcionar como motores son las Dineínas y Kinesinas Brazo exterior de dineína Micro túbulos radiales Membrana plasmática Micro túbulos periféricos Citoesqueleto: Microfilamentos Actina Son más pequeños que los microtúbulos. Es un polímero de unidades repetidas de actina. Los microfilamentos de las células musculares y todas las variedades que poseen ACTINA y MIOSINA, pertenecen a este grupo. Proteínas contráctiles Se encuentran en todas las células. Su transformación de una configuración globular a una fibrilar, es responsable del cambio de estado de SOL a GEL de la matrz citoplasmática. Microvellocidades Protuberancias Invaginaciones Funciones de los microfilamentos de Actina Están relacionados con los movimientos de las células en general. El citoplasma de una célula presenta CORRIENTES CITOPLASMÁTICAS Siguen canales definidos pasivamente por los microtúbulos, y los microfilamentos contáctiles parecen estar involucrados en éstas De ellos depende la contracción muscular y el desplazamiento de las células hasta sus lugares definitivos durante el desarrollo embrionario. La Actina es muy abundante en los glóbulos blancos de la sangre: realizan movimientos ameboideos cuando salen del vaso sanguíneo para llegar a los tejidos dañados o lugares de infección. Participan en los procesos de endo y fagocitosis Responsables de la última etapa de la división celular. Ayudan a la coheción celular, ya que contactan con estructuras como las uniones adherentes y con las uniones estrechas que son complejos que unen a las células entre sí.  Microfilamentos Actina Se forma por la polimerización de una proteína globular denominada actina. Mide 7nm de diámetro, son los más Alfa-actina, abundante en músculo chicos del citoesqueleto. Beta-actina en todas las células. Predomina la Polimerización CRECE Filamento de actina mostrando la molécula de actina dispuesta helicoidalmente La constante de asociación y Predomina la disociación de la actina son Despolimerización diferentes en los dos extremos ACORTA Una vez polimerizada, se hidroliza ATP de la molécula de actina, liberando Pi y quedando ADP unido, La célula crea y destruye filamentos de actina constantemente, es la más dinámica del citoesqueleto. Microfilamentos Actina  La Actina es una proteína citosólica muy abundante, ocupa el 10% de todas las células.  Se encuentra como - F-actina Formando parte de filamentos de actina. -G-actina Proteínas no polimerizadas Las condiciones y su concentración impiden que se asocien espontáneamente formando filamentos.  La nucleación y formación de nuevos filamentos es posible por proteínas NUCLEADORAS -Arp 2/3 Actúan como moldes para la formación de un nuevo filamento. -Formina Estabilizan uniones espontáneas de proteínas de actina favoreciendo la formación y elongación del microfilamento. Útil para la célula porque se forma filamento de actina donde se necesita, mediante la ubicación precisa de las proteínas nucleadoras.  Son expanciones filiformes estables que Microvellosidades permiten a la célula aumentar mucho la superficie de su membrana plasmática. Aparecen en muchos tipos celulares, como las células epiteliales del tubo digestivo, la del tubo proximal del riñón y otras. Tienen 1-2 nm de Los filamentos de longitud y 0,1 nm actina son el de diámetro y esqueleto de las tienen en su microvellosidades interior varias docenas de filamentos de actina orientados En la base de las microvellosidades aparece paralelos al eje un entramado llamado RED TERMINAL, longitudinal. formado también por filamentos de actina, al cual se conectan los que forman las microvellosidades.  Hidrolisis del ATP Extremo Extremo negativo positivo Intercambio de ADP por ATP  Polimerización y despolimerización de los filamentos de actina Se ve afectada por proteínas denominadas ACCESORIAS. Una de las grandes ventajas de los filamentos de actina es la facilidad con que se crean y se destruyen, así como su capacidad de asociarse y formar estructuras TRIDIMENSIONALES. Esto es por un ejército de proteínas denominadas PROTEÏNAS ACCESORIAS: Que son más de 100: REGULAN: La velocidad de creación y destrucción de los filamentos. La velocidad de polimerización La longitud de los filamentos El ensamblado para formar estructuras tridimensionales. No existen microfilamentos ni proteínas de actina desnudos en el citosol, están siempre unidos a alguna proteína accesoria.  Son filamentos compactos. Pueden Filamentos intermedios relacionarse con los microtúbulos con los que comparten una distribución similar.  Su principal función es brindar sostén estructural ya que posee una gran resistencia a las tensiones y presiones  Filamentos largos sin ramificaciones  Diámetro 10 nm  No contráctiles  Abundantes en células de tegumento  Neurofilamentos Son los responsables los responsables de mantener la integridad de la célula, funcionan a modo de cables intracelulares que se enganchan a complejos de unión como los desmosomas y los hemidesmosomas que permiten la unión de las células entre sí. Especiales para resistir presiones mecánicas y deformaciones. Filamentos intermedios: formación Son estructuras dinámicas que se ensamblan y desensamblan permanentemente. Son polímeros lineales cuyos monómeros son proteínas que presentan estructura en hélice alfa fibrosa. Están integradas por una sucesión de secuencias idénticas de 7 aa cada una, lo que les permite combinarse entre sí lado con lado y componer Dímeros lineales También en forma desfasada y antiparalela generan Que se conectan por sus extremos y dan lugar a estructuras cilíndricas alargadas Desmosomas Existe una red de filamentos por debajo de la membrana plasmática de muchas células, que se continúa con una red que recorre el citoplasma y que forma una especie de cesta alrededor del núcleo. Estos filamentos están unidos a proteínas de la membrana plasmática insertándose en los desmosomas, que fijan la membrana de una célula a la matriz intercelular, como la membrana basal, haciéndola más rígida en esa porción. Queratina Llamados también TONOFILAMENTOS Se encuentran en las células epiteliales, en epidermis y sus derivados (uñas, pelos, etc.) en las glándulas. Se asocian a los desmosomas y hemidesmosomas con los cuales componen una trama filamentosa contínua desplegada por todo el epitelio, al que le dan gran parte de su resistencia mecánica. Motores celulares Motores de proteínas que ligan dos moléculas utilizando energía Dos tipos de motores son: Relacionada a la Actina: la MIOSINA Relacionada a los Microtúbulos: la DINEÍNAS y la CINECINA, KINESINA o QUINESINA Cuando estas proteínas se ligan pueden lograr que se muevan las moléculas, las célula o las organelas Miosinas Proteínas motoras de la actina La Miosina I y V intervienen en la interacción de la membrana con el citoesqueleto El desplazamiento de vesículas a lo largo de los filamentos de actina La miosina III participa en funciones sensoriales como la visión, Miosina VI y VII en la audición La Miosina II impulsa la citocinesis con la formación del anillo contráctil y la contracción muscular Microfilamentos: Miosinas La molécula de Miosina II tiene dominios GLOBULARES formado por 2 cabezas voluminosas unidas a una larga cadena cada una, éstas cadenas se entrelazan formando una alfa-hélice que constituye la cola. La molécula está formada por 2 cadenas pesadas, unidas cada una a dos cadenas livianas. La cadena pesada es la que tiene un dominio globular formando la parte motora de la cabeza, donde reside la función motora de la miosina por mecanismo ATP dependiente, se llama función motora por generar fuerza de tracción. La cola de la molécula de miosina puede ligar un filamento de actina a la membrana plasmática, o unir 2 filamentos de actina de modo tal de poder deslizar luego uno sobre otro, lo que constituye la base de la contracción de cualquier célula, en particular la de la fibra muscular. La Miosina I tiene una sola cabeza y parecen localizarse por debajo de la membrana plasmática. Asociaciones contráctiles entre actina y miosina Contracción muscular En las células musculares muchas moléculas de Miosina II se asocian para formar los filamentos gruesos del músculo, los cuales tienen una polaridad como de flecha de doble cabeza. En el músculo estriado cada una de éstas cabezas arrastra a filamentos de actina (filamentos delgados) hacia el punto intermedio entre ellas, lo que se traduce en una contracción celular.  Actina en la formación de Vesículas Los filamentos de actina que se encuentran próximos a la membrana plasmática participan en procesos de formación de vesículas, macropinocitosis y fagocitosis. Los orgánulos se mueven en el interior de la célula. Los filamentos de actina participan en éstos movimientos con la ayuda de la proteína motora Miosina. Los filamentos de actina funcionan como rieles por donde se transportan los orgánulos arrastrados por las Modificaciones morfológicas en Neutrófilo persiguiendo bacterias miosinas.  Dineína y Cinecina, Kinecina o Quinesina Una de las proteínas Motor del movimiento de vesículas de mayor tamaño. por los microtúbulos del axón. Aleja las vesículas u organelas desde el centro de la célula a la membrana, movimiento centrífugo Formada por varias cadenas de Formadas por 10 cadenas polipeptídicas. polipéptidos, tienen 2 cabezas Tiene dominio motor, formado por 2 con estructura globular que se cabezas que se unen a los microtúbulos y une a los microtúbulos y son el se desplazan por ellos. dominio motor y una cola o Transportan en sentido centrípeto (hacia dominio de transporte que se el centro) o sea en sentido contrario a las enganchan en el elemento a Kinesinas. transportar. Transporta por Intervienen en los movimientos de los pasos, no como si fuera un cromosomas sobre los microtúbulos que sistema contínuo de poleas, cada forman el huso durante la división escalón es 1 dímero de tubulina celular. Se mueven a lo largo de los microtúbulos con gasto de energía (ATP) Dineínas En un flagelo la dineína En microtúbulos dobles la produce curvatura de los dineína produce desplazamiento microtúbulos  Una célula puede desplazarse o Movilidad celular movilizar parte de su citoplasma o del entorno por el movimiento de cilios o flagelos Procesos de desplazamiento: Principalmente realizado por la actina. Protrusión Lamelopodio (pie en forma de lámina), Filopodio (pie muy fino), hacia adelante en la parte frontal. Enganche La actina se contacta con sustrato por contactos puntuales como receptores de membrana. Tracción El cuerpo celular se desplaza hacia adelante. Cuando la célula se desplaza sobre un sustrato reptando, realiza éstos pasos, la célula debe unirse fuertemente al sustrato para desplazarse sobre él. Esto ocurre con los linfocitos cuando van a los lugares de infección, con las células embrionarias durante el desarrollo. Cambios del citoesqueleto asociados a la división celular Microtubulos en verde y actina en rosa  PREGUNTAS ORIENTADORAS - Enumere los componentes y funciones del citoplasma - Defina consistencia sol y gel - Resuma como las chaperonas evitan el plegamiento prematuro de proteínas - Resuma la acción de los proteosomas - Explique la función de la ubiquitina en la degradación de proteínas. - Enumere los componentes y funciones del citoesqueleto. - Explique la estructura de los microtúbulos. - Resuma la función de los microtúbulos. - Explique la función de las proteínas asociadas a microtúbulos - Describa la formación de los microtúbulos citoplasmáticos - Explique cómo funciona el Motor celular relacionado a los Microtúbulos: la DINEÍNAS y la KINECINAS. - Indique como los microtúbulos citoplasmáticos se forman a partir del centrosoma.  PREGUNTAS ORIENTADORAS - Resuma como se forman los microfilamentos por la polimerización de una proteína globular denominada actina y en ocasiones se asocia a una segunda proteína, la miosina. - Indique como es el mecanismo de crecimiento y acortamiento de la longitud de los filamentos de actina. - Indique que son los filamentos intermedios, que clases de filamentos existen y como están compuestos. - Enumere lugares donde se encuentran filamentos intermedios (queratina, neurofilamentos, desmosomas) - Resuma como se pueden desplazar o movilizar las células por cilias, flagelos o por movimientos intracitoplasmáticos (protrusión, enganche y tracción).