Tema 5 - Citoesqueleto - Biología PDF

Biología TEMA 5: C I T O E S Q U E L E TO. F I L A M E N T O S D E A C T I N A , M I C R OT Ú B U L O S Y F I L A M E N T O S I N T E R M E D I O S. Paula Sáez Espinosa [email protected] TEORIA MÓDULO I: Biología Celular General BLOQUE 1: INTRODU...

Biología TEMA 5: C I T O E S Q U E L E TO. F I L A M E N T O S D E A C T I N A , M I C R OT Ú B U L O S Y F I L A M E N T O S I N T E R M E D I O S. Paula Sáez Espinosa [email protected] TEORIA MÓDULO I: Biología Celular General BLOQUE 1: INTRODUCCIÓN Tema 1: Contexto histórico e importancia de la Biología Celular en nutrición. Tema 2: La célula: las unidades básicas de la vida. Estructura y organización de la célula procarionte y eucarionte. BLOQUE 2: MEMBRANAS CELULARES Y CITOSOL Tema 3: Estructura, composición y función de las membranas celulares. Membrana celular y endomembranas. Dominios de membrana, cubiertas celulares y compartimentación celular. Tema 4: Compartimento citosólico: citosol, ribosomas, síntesis de proteínas y cambios postraduccionales de las mismas. Proteínas de estrés (chaperonas, ubiquitinas y proteasomas) BLOQUE 3: CITOESQUELETO Y DIFERENCIACIONES DE LA SUPERFICIE CELULAR Tema 5: Citoesqueleto. Filamentos de actina, microtúbulos y Filamentos Intermedios. Tema 6: Especializaciones de la superficie celular. Mecanismos y moléculas de adhesión celular. Comunicación celular. Mecanismos fundamentales de comunicación celular. BLOQUE 4: ORGÁNULOS MEMBRANOSOS Tema 7: Endomembranas: retículo endoplásmico, complejo de Golgi y trafico vesicular y de proteínas. Mitocondrias e intercambio de materia y energía. Tema 8: Compartimentación nuclear. Carioteca y láminas nucleares. Cromatina, cromosomas y nucléolo. Poros nucleares. Transporte núcleo/citoplasma. BLOQUE 5: RESPUESTA CELULAR Tema 9: El ciclo celular. Mitosis y meiosis. Diferenciación celular. Tema 10: Concepto y mecanismos del crecimiento, diferenciación y renovación celular. Viabilidad y muerte celular. Apoptosis. Biología celular del cáncer. ÍNDICE 1. Hitos del citoesqueleto 2. Funciones y componentes del citoesqueleto 3. Filamentos intermedios Estructura, composición y función 4. Microtúbulos Estructura, composición y función 5. Filamentos de actina Estructura, composición y función  Hitos del citoesqueleto  1887 1979 W.D. Halliburton Observación de actina K. Porter experimentalmente Descubrimiento por primera vez citoesqueleto  Funciones y componentes del citoesqueleto  El citoesqueleto es una red intrincada de filamentos proteicos que se extiende por todo el citoplasma. - Mantenimiento de la forma celular - Movimiento celular - Localización y transporte de orgánulos - Segregación cromosomas en células hijas - Separación células durante división celular Introducción a la Biología Celular - Alberts Los 3 tipos de filamentos proteicos que forman el citoesqueleto difieren en su composición, propiedades mecánicas y funciones dentro de la célula Introducción a la Biología Celular - Alberts Filamentos intermedios Los filamentos intermedios forman una red sólida y duradera en el citoplasma de la célula. Introducción a la Biología Celular - Alberts Los filamentos intermedios se asemejan a cuerdas formadas por hebras largas y retorcidas de proteína. Introducción a la Biología Celular - Alberts Los filamentos intermedios se dividen en 4 clases principales Resistencia contra tensión mecánica Sostén de la envoltura nuclear Citoplasmáticos Nucleares Queratina Vimentina Neurofilamentos Láminas nucleares En tejido conectivo, En epitelios En células nerviosas células musculares En todas las y células gliales células animales Una forma mutante de filamentos de queratina aumenta la propensión de la piel a ampollarse -- epidermólisis ampollar Introducción a la Biología Celular - Alberts La enfermedad neurodegenerativa esclerosis lateral amiotrófica (ELA) se asocia con una acumulación anormal de neurofilamentos en los axones de las neuronas motoras. Los defectos de una determinada lámina nuclear se asocian con ciertos tipos de progeria, trastornos raros que causan el envejecimiento prematuro de los individuos afectados. Introducción a la Biología Celular - Alberts Microtúbulos Los microtúbulos suelen crecer desde un centro organizador Introducción a la Biología Celular - Alberts Los microtúbulos son tubos huecos compuestos por subunidades de tubulina globular Introducción a la Biología Celular - Alberts El centrosoma es el principal centro organizador de microtúbulos en las células animales Introducción a la Biología Celular - Alberts Los microtúbulos presentan inestabilidad dinámica pero pueden ser estabilizados por unión a proteínas casquete La inestabilidad dinámica es impulsada por la hidrólisis del GTP Introducción a la Biología Celular - Alberts  Los microtúbulos organizan el interior de la célula En la célula nerviosa, todos los microtúbulos del axón apuntan en la misma dirección, con sus extremos positivos orientados hacia los terminales axónicos; a lo largo de estas vías orientadas, la célula puede transportar orgánulos, vesículas de membrana y macromoléculas, ya sea desde el cuerpo celular a los terminales axónicos o en la dirección opuesta Introducción a la Biología Celular - Alberts Las proteínas motoras impulsan el transporte intracelular Introducción a la Biología Celular - Alberts Los microtúbulos y las proteínas motoras determinan la posición de los orgánulos en el citoplasma Introducción a la Biología Celular - Alberts Los cilios y los flagelos contienen microtúbulos estables movidos por dineínas Introducción a la Biología Celular - Alberts Los defectos hereditarios de la dineína ciliar causan el síndrome de Kartagener Filamentos de actina  Los filamentos de actina permiten que las células animales adopten una variedad de formas y cumplan distintas funciones Haces Protrusiones Microvellosidades Anillo contráctil contráctiles dinámicas Introducción a la Biología Celular - Alberts Los filamentos de actina son más delgados, más flexibles y, por lo general, más cortos y numerosos que los microtúbulos. Introducción a la Biología Celular - Alberts Numerosas proteínas se unen a la actina y modifican sus propiedades Introducción a la Biología Celular - Alberts Durante la contracción muscular, los filamentos de actina se deslizan contra los filamentos de miosina Introducción a la Biología Celular - Alberts  Conceptos esenciales El citoplasma de una célula eucarionte está sostenido y organizado por un citoesqueleto de filamentos intermedios, microtúbulos y filamentos de actina. Los filamentos intermedios son polímeros estables, semejantes a cuerdas, compuestos por subunidades de proteínas fibrosas, que confieren resistencia mecánica a las células. Algunos filamentos intermedios forman la lámina nuclear, que sostiene y fortalece la envoltura nuclear, mientras que otros se distribuyen por todo el citoplasma. Los microtúbulos son tubos huecos y rígidos formados por dímeros de tubulina globular. Son estructuras polarizadas con un extremo negativo de crecimiento lento y un extremo positivo de crecimiento rápido. Los microtúbulos crecen a partir de centros organizadores, como el centrosoma. Muchos microtúbulos presentan inestabilidad dinámica y alternan, con rapidez, entre el crecimiento y la retracción, la cual es promovida por la hidrólisis del GTP estrechamente unido a dímeros de tubulina, que reduce la afinidad de los dímeros por sus vecinos y, en consecuencia, favorece el desensamblado del microtubulo Las cinesinas y las dineínas son proteínas motoras, asociadas a microtúbulos, que utilizan la energía derivada de la hidrolisis del ATP para desplazarse en forma unidireccional a lo largo de los microtúbulos. Transportan orgánulos, vesículas y otros tipos de carga específicos a lugares particulares de la célula. Los filamentos de actina son polímeros helicoidales de monómeros de actina globular. Son más flexibles que los microtúbulos y, por lo general, están dispuestos en haces o redes. Al igual que los microtúbulos, los filamentos de actina están polarizados, con un extremo positivo de crecimiento rápido y un extremo negativo de crecimiento lento. Su ensamblado y desensamblado son controlados por la hidrolisis del ATP estrechamente unido a cada monómero de actina y por diversas proteínas de unión a actina. Las diversas organizaciones y funciones de los filamentos de actina en las células dependen de la diversidad de proteínas de unión a actina, que pueden controlar la polimerización de la actina, formar enlaces cruzados entre filamentos de actina para formar redes laxas o haces rígidos, fijar los filamentos de actina a las membranas o mover dos filamentos de actina uno respecto del otro. En las células de músculo esquelético, grupos repetidos de filamentos de actina y miosina II superpuestos forman miofibrillas muy ordenadas, los cuales se contraen cuando estos filamentos se deslizan unos sobre otros.