TEMA 8: Citosol y Citoesqueleto PDF

TEMA 8: CITOSOL Y CITOESQUELETO (mirad imágenes pág 114-115 y 126-127 de vuestro libro) ORIENTACIONES EBAU 24-25 C.4.- Composición, estructura y funciones de la membrana plasmática, el citosol, el citoesqueleto y los orgánulos celulares. Describir la estructura y función de todos los orgánulos...

TEMA 8: CITOSOL Y CITOESQUELETO (mirad imágenes pág 114-115 y 126-127 de vuestro libro) ORIENTACIONES EBAU 24-25 C.4.- Composición, estructura y funciones de la membrana plasmática, el citosol, el citoesqueleto y los orgánulos celulares. Describir la estructura y función de todos los orgánulos y estructuras celulares. ORIENTACIONES EBAU (años anteriores) - Citoesqueleto. - Centrosoma. 1.- CITOPLASMA El citosol, también llamado hialoplasma, es el medio acuoso del citoplasma, en él se encuentran inmersos los orgánulos celulares, gran número de enzimas y estructuras como las inclusiones (son macromoléculas con función de reserva energética en forma de gránulos y SIN membrana, por ejemplo, gránulos de glucógeno y gotas lipídicas inmersas en el citosol son inclusiones) y el citoesqueleto (red de filamentos proteicos inmersos en el citosol). El citosol es un medio acuoso con 85% de agua en el cual hay disueltas una gran cantidad de moléculas formando una dispersión coloidal. Los componentes que están en solución son, en su mayoría un de naturaleza proteíca; aunque también contiene iones y moléculas orgánicas de pequeño tamaño (aa, monosacáridos, nucleótidos, coenzimas, intermediarios de rutas catabólicas y de biosíntesis), iones en disolución, ATP… Entre las FUNCIONES DEL CITOPLASMA destacan: - Actúa como regulador del PH intracelular. - Regula la viscosidad y consistencia del citoplasma. - En él ocurren la mayoría de reacciones del metabolismo reguladas por sus enzimas (glucogenogénesis, glucogenolisis, biosíntesis de aa, biosintesis de ácidos grasos..) 2.- CITOESQUELETO Todas las células eucariotas tienen un esqueleto interno, el citoesqueleto, formado por una compleja red de filamentos proteicos que se extiende por todo el citoplasma sirviendo de soporte interno celular. El citoesqueleto confiere a la célula su forma y su capacidad de movimiento, proporcionándole además su entramado interno que permite a ésta tanto situar como transportar sus orgánulos en el 1 citoplasma. Las diversas funciones del citoesqueleto se realizan con el concurso sólo de 3 tipos de fibras (EBAU): - Filamentos de actina o microfilamentos: son las fibras más delgadas y tiene un diámetro de 7nm y están formados por actina. - Microtúbulos: miden 25 nm de diámetro y son cilindros huecos formados por tubulina. - Filamentos intermedios: tiene un diámetro de 10 nm y las proteínas que lo forman varían según el tipo celular. Los 3 tipos de filamentos del citoesqueleto están conectados entre sí, lo que permite coordinar sus funciones; todos ellos intervienen en la estructura y organización del citoplasma y dan forma a la célula. Los filamentos de actina y los microtúbulos participan también en los movimientos celulares, ya sea de orgánulos o de la célula. 3.- FILAMENTOS DE ACTINA (EBAU: funciones) Se encuentran en todas las células eucariotas y son imprescindibles para el desarrollo de los movimientos celulares. Se encuentran dispersos por el citoplasma aunque abundan justo debajo de la membrana plasmática. Son muy abundantes en células musculares. Al igual que los microtúbulos son estructuras dinámicas (pueden polimerizarse y despolimerizarse con facilidad) y presentan polaridad (es decir sus extremos son diferentes tiene un extremo + y en extremo -). Los filamentos de actina suelen unirse a proteínas asociadas, las cuales permiten que los filamentos cumplan diversas funciones. En las células musculares la proteína motora miosina se asocia con la actina. Los filamentos de actina están formados por moléculas, de una proteína globular denominada actina G, que en presencia de ATP polimeriza formando un filamento doble helicoidal, también llamado actina filamentosa o actina F. Las principales FUNCIONES que realizan los filamentos de actina son: - Intervienen en la contracción muscular. En las células musculares los filamentos de actina se asocian con la miosina y otras proteínas para producir la contracción muscular - Intervienen en el movimiento ameboide y en la fagocitosis, mediante la formación de pseudopodos. Los pseudopodos son prolongaciones dinámicas de la superficie celular, y en su interior los filamentos de actina se disponen de forma ordenada. - Producen corrientes citoplasmáticas o de ciclosis. En las células vegetales, las corrientes citoplasmáticas hacen girar el citoplasma alrededor de su vacuola central. - Forman el anillo contráctil. Durante la división celular, se forma alrededor del ecuador de la célula, justo por debajo de la membrana plasmática, un anillo formado 2 por filamentos de actina y miosina, conocido con el anillo contráctil. El estrangulamiento del anillo conducirá a la separación de las células hijas. - Actúan como soporte y mantenimiento de las microvellosidades. En el interior de las microvellosidades de las células del epitelio intestinal hay un haz muy organizado de filamentos paralelos de actina que mantienen su estructura rígida. - Contribuyen a reforzar la membrana plasmática. Muchas células animales poseen una densa red de filamentos de actina, justo por debajo de la membrana plasmática. Esta red constituye la corteza celular que da fuerza mecánica a la superficie de la célula y le permite cambiar de forma y moverse. 4.-FILAMENTOS INTERMEDIOS Presentan un grosor de 10 nm, intermedio entre los microfilamentos y los microtúbulos. Están formados por proteínas fibrosas (los microfilamentos están formados por la proteína globular actina y los microtúbulos por la proteína globular tubulina, pero los filamentos intermedios sí son proteínas filamentosas) que varían de unas células a otras, por lo que los filamentos intermedios reciben nombres distintos según el tipo de célula de que se trate: queratina en las células del tejido epitelial a las que confieren resistencia mecánica, neurofilamentos en las neuronas ( se localizan en dendritas, soma y axón), desmina en células musculares, vimentina en células del tejido conjuntivo(fibrocitos, condrocitos...) Los filamentos intermedios ejercen principalmente funciones estructurales. Abundan en células que suelen estar sometidas a esfuerzos mecánicos como por ejemplo las células epiteliales. Junto con el resto de los componentes del citoesqueleto contribuyen al mantenimiento de la forma celular. 3  5.- MICROTUBULOS (EBAU: funciones) Los microtúbulos son los principales componentes del citoesqueleto de las células eucariotas. Son los filamentos proteicos del citoesqueleto de mayor grosor. Pueden encontrarse dispersos por todo el citoplasma o bien formar estructuras estables tales como cilios, flagelos y centriolos. Los microtúbulos citoplasmáticos son estructuras dinámicas que pueden formarse y destruirse según las necesidades de la célula. Los microtúbulos son formaciones cilíndricas, rectas y huecas de un diámetro aproximado de 25nm. Están constituidos por polímeros de la proteína tubulina. Hay 2 tipos la a-tubulina y la b-tubulina que se unen formando dímeros, que a su vez se unen formando protofilamentos (cadenas lineales donde se alternan la a-tubulina y la b-tubulina). Cada microtúbulo está formado por 13 protofilamentos que forman un cilindro hueco. Asociados a los microtúbulos puede haber proteínas motoras que utilizan el ATP para desplazar orgánulos a lo largo del microtúbulo. Entre las FUNCIONES de los microtúbulos destacan: - Son los principales elementos estructurales y generadores del movimiento de los cilios y flagelos. - Intervienen en la organización de todos los filamentos del citoesqueleto: intervienen en la distribución de los filamentos intermedios y de los filamentos de actina. - Constituyen el huso mitótico. Al comienzo de la mitosis los microtúbulos citoplasmáticos forman el huso mitótico, que organiza el movimiento de las cromátidas y los cromosomas durante la mitosis y meiosis. - Dirigen el transporte de orgánulos en el citoplasma, ya que actúan como carriles, a lo largo de las cuales las proteínas motoras pueden desplazar vesículas y otros orgánulos como las mitocondrias. - Determinan la forma y polaridad de la célula. En las células alargadas los microtúbulos están alineados con el eje largo de la célula y, en la mayoría de los casos, su presencia es esencial para el mantenimiento de dicha forma. 6.- CILIOS Y FLAGELOS (EBAU: explicar estructura de cilios, comparar estructura de cilios y flagelos con centrosoma, identificar micrografía de estructura 9 + 2 y explicarla) 6.1.- ESTRUCTURA (estudiad mirando fotos y dibujos) 4 Los cilios y flagelos son prolongaciones móviles y filiformes localizadas en la superficie de muchos tipos celulares. Solamente se encuentran en células animales. Los cilios son cortos y numerosos mientras que los flagelos son largos y escasos; generalmente sólo existe uno. Su función está vinculada al movimiento, ya que permiten que una célula se desplace a través de un medio líquido. También puede provocar el movimiento del líquido extracelular o partículas que contenga sobre la superficie de la célula ( p.e. células epiteliales ciliadas de la tráquea, protozoos captar partículas alimenticias). La estructura de cilios y flagelos es similar y presenta las siguientes partes: A) Tallo o axonema: Está rodeado por la membrana plasmática y en su interior tiene un par (o doblete) de microtúbulos centrales y 9 pares ( o dobletes) de microtúbulos periféricos. Todos ellos están orientados paralelamente al eje del cilio o flagelo, constituyendo una estructura denominada 9 x 2+ 2 ( 92 +2, también 9+2 ) Los dos microtúbulos centrales son completos, es decir cada uno de ellos tiene sus 13 protofilamentos. Sin embargo, cada par de microtúbulos periféricos está formado por un microtúbulo a completo (13 protofilamentos) y un microtúbulo b incompleto (presenta 10 protofilamentos y comparte 3). El microtúbulo a presenta, dos brazos formados por una proteína, la dineína (con actividad ATPasa), que se dirigen hacia el microtúbulo b del par adyacente. Las parejas de microtúbulos adyacentes están unidas a través de la proteína nexina. Existen también fibras radiales que conectan cada doblete periférico con la vaina central. B) Zona de transición: es la base del cilio o flagelo. En esta zona desaparecen el par de microtúbulos y aparece la placa basal, que conecta la base del cilio o flagelo con la membrana plasmática. Estructura 9x2 + 0 (92 +0, también 9+0). C) Cuerpo basal: está situado por debajo de la membrana plasmática, está incluido en el citoplasma. Presenta la misma estructura que los centriolos y responde al modelo 9 x 3 + 0 ( 93 + 0), dado que forma nueve tripletes periféricos y ninguno central. Los tripletes adyacentes están unidos mediante puentes asegurando su cohesión. 5 6.1.- MECANISMO DE MOVIMIENTO CILIAR El movimiento ciliar se produce por el deslizamiento de unos microtúbulos del axonema sobre otros, y es la dineína la que permite el deslizamiento. En presencia del ATP, los brazos de dineína de un doblete contactan con el doblete adyacente y hacen que los dobletes se muevan unos respecto del otro y como resultado, se reflexiona el axonema. 7.- CENTROSOMA El centrosoma es un orgánulo NO delimitado por membrana que sólo aparece en las células animales. 7.1.- ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN El centrosoma o centro celular se localiza al lado del núcleo en células animales y está formado por dos centríolos, dispuestas perpendicularmente entre sí y rodeadas por un material amorfo, denominado material pericentriolar. Actualmente al l conjunto de estos dos componentes se le llama centro organizador de microtúbulos ( de él irradian los microtúbulos hacia la periferia). Los centríolos son dos estructuras cilíndricas constituidos cada uno por nueve tripletes de microtúbulos que forman la estructura 9 + 0 porque no tienen microtúbulos en el centro, los microtúbulos de cada triplete se nombran A, B y C (solo el A es completo) pues el B comparte 3 protofilamentos del A y el C comparte 3 protofilamentos del B), los microtúbulos A de cada triplete se unen con el C de otro triplete por medio de la proteína llamada nexina. Los centriolos se originan por duplicación de otros preexistentes. Primero se separan los dos centríolos del centrosoma y a continuación se forma un centríolo hijo perpendicular a cada centríolo original. 7.2.- FUNCIONES (EBAU) El centrosoma es el organizador de los microtúbulos, pues a partir de le crecen los microtúbulos (crecen a partir del material pericentriolar). De él derivan todas las estructuras que, como los cílios y los flagelos, están constituidas por microtúbulos. Organiza los microtúbulos citoplasmáticos. Durante la división celular se encarga de la disposición de los microtúbulos del huso mitótico. No todos los centros organizadores de microtúbulos tienen centriolos; en las células vegetales los microtúbulos se generan a partir de una zona de material denso denominada difusa. 6