Biología 2º Bach Tema 8: Citosol y Citoesqueleto PDF

IES LA PATACONA BIOLOGÍA 2º BACH Tema 8 TEMA 8. CITOSOL Y CITOESQUELETO 1. CITOSOL 2. CITOESQUELETO...

IES LA PATACONA BIOLOGÍA 2º BACH Tema 8 TEMA 8. CITOSOL Y CITOESQUELETO 1. CITOSOL 2. CITOESQUELETO 3. FILAMENTOS DE ACTINA 4. FILAMENTOS INTERMEDIOS 5. MICROTÚBULOS 6. CILIOS Y FLAGELOS 7. CENTROSOMA: CENTRO ORGANIZADOR DE MICROTÚBULOS 1. CITOSOL - Medio acuoso del citoplasma donde se encuentran inmersos los orgánulos - Representa un poco más del 50% del volumen celular. - Consistencia de gel viscoso: es debido a la gran concentración de proteínas (citoesqueleto) - Composición compleja: o Agua o Iones inorgánicos o Moléculas orgánicas pequeñas (aminoácidos, nucleótidos, coenzimas y metabolitos intermedios) o Moléculas de RNA (RNAm y RNAt) o Gran cantidad de proteínas (la mayoría enzimas que catalizan reacciones del metabolismo) o Citoesqueleto: Filamentos proteicos que le proporcionan una compleja estructura interna. o En algunas células aparecen inclusiones: gránulos (no rodeados por membrana) que almacenan sustancias de reserva:  Células musculares y hepatocitos: gránulos de glucógeno  Adipocitos: grandes gotas de grasa que pueden ocupar casi todo el Citosol. Funciones: - Regulador del pH intracelular - Lugar donde se producen la mayoría de las reacciones metabólicas. - Sus proteínas intervienen en diversos procesos metabólicos: o Glucolisis o Gluconeogénesis: síntesis de glucógeno o Glucogenolisis: degradación de glucógeno o Biosíntesis de aminoácidos y su activación para la síntesis de proteínas. o Modificaciones que sufren las proteínas acabadas de formar. o Biosíntesis de ácidos grasos o Reacciones en las que intervienen ATP y ARNt 2. CITOESQUELETO Funciones: - Confiere a la célula su forma y su capacidad de movimiento - Proporciona un entramado interno que permite situar y transportar sus orgánulos en el citoplasma. 1 Profesora: Mª Teresa Gil IES LA PATACONA BIOLOGÍA 2º BACH Tema 8 Tipos de fibras: - Filamentos de actina o microfilamentos: fibras más delgadas (Ø 7 nm) formadas por actina. Forman una red por debajo de la membrana plasmática. Son responsables de la forma y movimiento de la superficie celular. - Microtúbulos: cilindros huecos formados por tubulina (Ø 25 nm). Principales componentes. - Filamentos intermedios: Ø 10 nm. Formados por proteínas diferentes según el tipo celular. Parecidos a cuerdas. Confieren resistencia mecánica a las células. Los tres tipos de filamentos están conectados entre sí para coordinar sus funciones: - Dan forma a la célula. - Participan en los movimientos celulares, ya sea de los orgánulos o de la célula. Los filamentos de actina y los microtúbulos: - Son estructuras dinámicas: pueden formarse y destruirse por adición o pérdida de las proteínas que lo forman. - Presentan polaridad: tienen extremos diferentes (extremo + y extremo -), tendiendo a alargarse por el extremo +. - Actúan como rieles para las proteínas “motoras”: proteínas especializadas que utilizan la energía del ATP para cambiar de forma o moverse. De esta manera ayudan a la célula a moverse o a mover vesículas dentro de ella. Ej de proteínas motoras: miosina, dineína, cinesina. 3. FILAMENTOS DE ACTINA - Todas las células eucariotas tienen actina. - Se unen a diferentes proteínas fijadoras para realizar sus funciones. ESTRUCTURA Se presentan en dos formas: - Actina G: proteína globular, asociada a otra proteína la profilina que evita la polimerización de ésta. Se denomina actina no polimerizada - Actina F: polímero constituido por dos filamentos de actina G enrollados en doble hélice (dextrógira). Se produce en presencia de ATP. Se denomina actina filamentosa o polimerizada. En muchas células no musculares, los filamentos de actina son estructuras dinámicas que pueden aparecer y desparecer en función de las necesidades de la célula. FUNCIÓN  Interviene en la contracción muscular: en las células musculares los filamentos de actina se asocian con los de miosina y otras proteínas. La contracción muscular se produce por el deslizamiento de los filamentos de actina sobre los de miosina. Está impulsada por la hidrólisis de ATP.  Interviene en el movimiento ameboide y la fagocitosis, mediante la formación de pseudópodos: o Pseudópodos: prolongaciones dinámicas de la superficie celular que contienen actinas. o En su interior los filamentos de actina se disponen de forma ordenada, con sus extremos en crecimiento hacia el exterior. 2 Profesora: Mª Teresa Gil IES LA PATACONA BIOLOGÍA 2º BACH Tema 8 o La polimerización de los filamentos de actina, justo por debajo de la membrana plasmática, interviene en la extensión del pseudópodo y en el desplazamiento de la célula.  Refuerzan la membrana plasmática: la mayoría de células animales poseen una red de filamentos de actina, justo por debajo de la membrana plasmática (corteza celular). o Da fuerza mecánica a la superficie de la célula o Le permite cambiar de forma y moverse.  Mantienen la estructura de las microvellosidades del epitelio intestinal: un haz de filamentos de actina en su interior mantienen su estructura rígida.  Producen corrientes citoplasmáticas o de ciclosis: en células vegetales, las corrientes citoplasmáticas hacen girar el citoplasma alrededor de su vacuola central. o En el interior los filamentos de actina se encuentran en disposición paralela: citoplasma en forma de solución. Se crean corrientes. o En la parte más externa (cercana a la pared celular) los filamentos de actina forman una red: citoplasma permanece inmóvil en forma de gel.  Forman el anillo contráctil en la citocinesis: el estrechamiento del anillo contráctil (formado por filamentos de actina y miosina) produce la separación de las dos células hijas en la división celular.  Participan en las uniones de anclaje (zónula adherens). 4. FILAMENTOS INTERMEDIOS - Son fibras proteicas resistentes, parecidas a cuerdas. - Desempeñan función estructural o mecánica (evitan rotura de las membranas celulares) - Muy abundantes en células sometidas a importantes tensiones mecánicas: epitelios, axones de células nerviosas, células musculares. Hay muchos tipos, ya que varían según el tipo celular:  Filamentos de queratina de las células epiteliales: forman una densa red en el interior y proporcionan fuerza mecánica.  Neurofilamentos de las células nerviosas: se disponen a lo largo de las dendritas y del axón.  Filamentos de vimentina y desmina: o Vimentina: se encuentra en células de origen mesenquimático (tejido conjuntivo) y en vasos sanguíneos y linfáticos. o Desmina: se encuentra en células musculares.  Filamentos de la lámina nuclear: forman un armazón por debajo de la envoltura del núcleo  Desmosomas y hemidesmosomas. 5. LOS MICROTÚBULOS - Principales componentes del citoesqueleto - Pueden encontrarse dispersos o formar estructuras estables como cilios, flagelos y centriolos - Son estructuras dinámicas (pueden formarse y destruirse según las necesidades de la célula) y presentan polaridad. 3 Profesora: Mª Teresa Gil IES LA PATACONA BIOLOGÍA 2º BACH Tema 8 ESTRUCTURA - Formados por tubulina: dímero que consta de 2 proteínas globulares: α-tubulina y β-tubulina. - En presencia de GTP polimeriza formando estructuras huecas y cilíndricas. - Microtúbulo: 13 subunidades o protofilamentos paralelos que forman un cilindro hueco. - Asociados a los microtúbulos hay numerosas proteínas. o Algunas actúan utilizando los microtúbulos y permitiendo su unión a otros componentes celulares. o Otras, como las proteínas motoras utilizan la energía del ATP para desplazar orgánulos a lo largo de los microtúbulos. FUNCIONES  Principales elementos estructurales y generadores del movimiento de cilios y flagelos.  Dirigen el transporte de orgánulos en el citoplasma: actúan como guías a lo largo de las cuales las proteínas motoras pueden desplazar vesículas y otros orgánulos. o En neuronas están implicados en el transporte axonal: las proteínas motoras se fijan a los microtúbulos y transportan pequeñas vesículas por el axón, en ambas direcciones, a lo largo de los microtúbulos.  Cinesina: transporta vesículas desde el cuerpo celular al axón  Dineína: en dirección contraria. o Las mitocondrias se desplazan por el citoplasma asociadas a microtúbulos.  Constituyen el huso mitótico, que organiza movimiento de los cromosomas durante la mitosis.  Determina la forma y polaridad de la célula: o Células alargadas: microtúbulos alineados con el eje largo de la célula. o Su presencia es esencial para el mantenimiento de la forma o En neuronas: se disponen a lo largo de los axones y dendritas formando una trama muy ordenada.  Disponen el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi en los lugares adecuados.  Intervienen en la organización de todos los filamentos del citoesqueleto. Muchos microtúbulos irradian desde una región denominada “centro organizador de los microtúbulos” (centrosoma y corpúsculos basales) y participan en la distribución de los filamentos intermedios y filamentos de actina. 6. CILIOS Y FLAGELOS - Son prolongaciones móviles en la superficie de muchas células (unos 0,25 m de Ø). - Función: o Permitir el desplazamiento de una célula aislada a través de un líquido o Desplazar el líquido extracelular sobre la superficie de la célula - Cilios son cortos y numerosos. Flagelos son largos y escasos. - Presentan la misma estructura pero diferente tipo de movimiento. - Cilios: movimiento semejante a un látigo o Protozoos: para su desplazamiento o para capturar partículas alimenticias. o Células epiteliales del tracto respiratorio: para expulsar mucus junto con partículas de polvo o células muertas. o Células que revisten las Trompas de Falopio: ayudan a trasladar los óvulos desde los ovarios al útero. - Flagelos: movimientos ondulatorios repetidos o permiten el desplazamiento de espermatozoides 4 Profesora: Mª Teresa Gil IES LA PATACONA BIOLOGÍA 2º BACH Tema 8 ESTRUCTURA  Eje o axonema: rodeado por la membrana plasmática. o Presenta una estructura denominada 9 + 2: En su interior 2 microtúbulos centrales y 9 pares o dobletes de microtúbulos periféricos orientados paralelamente al eje principal. o Microtúbulos centrales: son completos y están rodeados por una delgada vaina. o Cada doblete periférico está formado por:  Un microtúbulo a completo (13 protofilamentos) y un microtúbulo b incompleto (10 protofilamentos y 3 que comparte con el microtúbulo a)  El microtúbulo a presenta a intervalos regulares dos brazos formados por una proteína, la dineína, que se dirige hacia el microtúbulo b adyacente.  Cada doblete se une al adyacente mediante puentes formados por otra proteína, la nexina. o Existen también fibras radiales que conectan cada doblete periférico con la vaina central.  Zona de transición: o Corresponde a la base del cilindro o flagelo. o El par de microtúbulos centrales se interrumpe y en su lugar aparece la placa basal. o Conecta la base del cilio o flagelo con la membrana plasmática.  Corpúsculo basal: o Situado debajo de la membrana plasmática. o Presenta la misma estructura que los centriolos. o Orgánulo cilíndrico (Ø= 0,2 m, largo = 0,4m). o Pared formada por 9 tripletes de microtúbulos. (A es completo y B y C incompletos) o Su estructura es 9 + 0 o Tripletes adyacentes unidos por puentes de nexina y fibras radiales (aseguran cohesión). o En la parte más próxima al núcleo tiene una estructura en forma de “rueda de carro”, debido a la presencia de fibras radiales que van desde los microtúbulos periféricos a una especie de eje central opaco. MOVIMIENTO - Movimiento del axonema: se produce por deslizamiento de unos dobletes periféricos con respecto a otros. - Dineína: proteína motora responsable del deslizamiento. En presencia de ATP los bazos de dineína de un doblete contactan con el doblete adyacente y hace que se muevan uno respecto al otro. - Puentes de nexina (muy elásticos): mantienen unidos los dobletes y limitan su desplazamiento. El deslizamiento produce su curvatura y como consecuencia la flexión del cilio. 7. CENTROSOMA: CENTRO ORGANIZADOR DE MICROTÚBULOS LOCALIZACIÓN Y ESTRUCTURA - Al lado del núcleo. - Formado por dos estructuras cilíndricas (centriolos) dispuestas perpendicularmente entre sí y rodeadas por un material amorfo (material pericentriolar). - Los microtúbulos del citoplasma tienden a irradiar en todas direcciones a partir del centrosoma (áster). - Centriolos y corpúsculos basales de cilios y flagelos tienen la misma estructura (9 + 0). o Son interconvertibles: pueden pasar de ocupar el interior del centrosoma a la base de un cilio. 5 Profesora: Mª Teresa Gil IES LA PATACONA BIOLOGÍA 2º BACH Tema 8 - Los centriolos se forman por duplicación de los centriolos preexistentes. Primero se separan del centrosoma y después se forma un centriolo hijo perpendicular a cada centriolo original. - A excepción de los vegetales, todas las células eucariotas tienen un par de centriolos que forman parte del centrosoma. FUNCIÓN - Es el centro organizador de microtúbulos: núcleo de formación a partir del cual crecen los microtúbulos (a partir del material pericentriolar). - Durante la interfase organiza los microtúbulos citoplasmáticos y durante la mitosis se encarga de la disposición de los microtúbulos en el huso mitótico. - Corpúsculos basales: también actúan como centro organizador de microtúbulos, ya que intervienen en la formación del axonema de cilios y flagelos. - En células de vegetales superiores, los microtúbulos del huso mitótico parten de una región difusa (mal definida) que carece de centriolos. RESUMEN CITOESQUELETO MICROFILAMENTOS FILAMENTOS MICROTÚBULOS INTERMEDIOS Diámetro 7 nm 10 nm 25 nm Estructura Filamentos dobles Proteínas fibrosas Tubos huecos formados por helicoidales formados por enrolladas en forma de proteína globular tubulina. proteína globular actina cuerda. Varían según el tipo de célula Características Estructuras dinámicas. Estructuras de resistencia. Estructuras dinámicas. Presentan polaridad. Presentan polaridad Funciones Estructurales y Solo estructurales: Estructurales y de movimiento: - Mantenimiento de la movimiento: - Mantenimiento de la forma de la célula. - Mantenimiento de la forma de la célula. - Resisten la tensión. forma de la célula. - Movimiento mediante - Forman la lámina - Movimiento mediante pseudópodos. nuclear. cilios y flagelos. - Contracción muscular - Movimiento de - Corriente orgánulos. citoplasmática - Movimiento de los - División celular. cromosomas. - Guías para el transporte de sustancias. 6 Profesora: Mª Teresa Gil IES LA PATACONA BIOLOGÍA 2º BACH Tema 8 7 Profesora: Mª Teresa Gil