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MECANISMOS CELULARES DE MOTILIDAD Y LOCOMOCIÓN:
EL CITOESQUELETO
CILIOS Y FLAGELOS
Citoesqueleto
Consiste en una serie de
fibras que da forma a la
célula, y conecta distintas
partes celulares, como si
se tratara de vías de
comunicación celulares.
Red de filamentos
proteicos que se extienden
a través del citoplasma de
todas las células
eucariotas
Se refiere a un grupo de estructuras
citoplasmáticas formadas por
proteínas filamentosas
La organización interna y el
movimiento celular dependen de los
elementos del citoesqueleto que
constituyen algo equivalente a los
músculos y los huesos de la célula
La mayoría de las células eucariotas
tienen forma definida y un alto grado
de organización interna pero pueden
cambiar de forma en su interior a fin
de redistribuir diversos organelos y
en ocasiones migrar de un sitio a
otro
Las principales funciones del citoesqueleto son:
• Proporcionar el medio para el movimiento celular y del movimiento intracelular de organelos y otros componentes del citosol.
• Proporcionar el soporte estructural para la membrana plasmática y los orgánulos celulares.
• Proporcionar el soporte para las estructuras celulares móviles especializadas, como cilios y flagelos, responsables de la propiedad contráctil de las células en tejidos especializados como el músculo
Citoesqueleto
Compuesto por 3 tipos
principales de
filamentos proteicos
• Filamentos de actina
o microfilamentos.
• Filamentos
intermedios
• Microtúbulos
Filamentos de actina o microfilamentos
Finas fibras de proteínas como un hilo de 7
nm de diámetro.
Abundantes en células musculares,
nerviosas y epiteliales.
Compuestos predominantemente de un tipo
de proteína contráctil llamada actina.
• Principal proteína del citoesqueleto de la
mayoría de las células.
La actina es una proteína que
se asocia espontáneamente
entre si para formar un
polímero lineal denominado
filamento de actina
• Se organizan en estructuras
mas complejas formando
paquetes o redes
• Son mas abundantes debajo
de la membrana plasmática
(forman red)
Soporte mecánico
Forma celular
Movimiento (migración)
Fagocitosis
División
Las moléculas individuales de actina son proteínas
globulares
Cada monómero de actina (actina [G] globular) se une a
otras dos moléculas iguales
Los monómeros de actina polimerizan (reversible)
formando filamentos (actina [F] filamentosa
Los filamentos de
actina están
organizados en 2
tipos de estructuras
• Paquetes de
actina
Arreglos
paralelos
• Redes de actina
Fibras
entrecruzadas
Protrusiones de la superficie celular
La superficie de muchas
células tiene
extensiones basadas en
filamentos de actina
• Movimiento
• Fagocitosis
• Absorción de
nutrientes
Las extensiones de la
superficie celular
basadas en actina mejor
caracterizadas son los
microvellos
involucrados en la
absorción
• Células epiteliales de la
superficie intestinal
• 1000 por célula
(brocha)
• Aumentan la superficie
expuesta del área
disponible para la
absorción hasta 10 a 20
veces
A diferencia de los microvellos, muchas extensiones de la superficie celular se forman en respuesta a estímulos fuera de la célula.
Pseudópodos
• Fagocitosis
• Su formación y retracción se basa en el ensamble y desensamble de filamentos de actina
Macrófago englobando células
tumorales durante la fagocitosis
Actina, miosina y movimiento celular
Los filamentos de actina usualmente están asociados con
miosina
• Responsables de muchos tipos de movimiento celular
La miosina es el prototipo de un motor molecular
• Proteína que convierte la energía química en forma de
ATP a energía mecánica
Genera fuerza y movimiento
Las interacciones entre actina y miosina también son
responsables de otros tipos de movimiento en células no
musculares
• División celular
Contracción muscular
Las células musculares están altamente especializadas para una sola acción • Contracción
Músculo esquelético • Movimientos
voluntarios
Músculo cardiaco • Bombeo de sangre
del corazón
Músculo liso • Movimientos
involuntarios • Intestino • Estómago • Útero, etc.
Migración celular
El movimiento de células a través de una superficie es una forma básica de locomoción
• Movimiento de amibas
• Células embrionarias durante el desarrollo
• Invasión de tejidos por glóbulos blancos para controlar infección
• Fagocitosis.
• Movimiento de células cancerosas (metástasis)
Todos estos movimientos se basan en las propiedades del citoesqueleto de actina, además de los microtúbulos y filamentos intermedios
MICROTÚBULOS
Cilíndros huecos de 25 nm de diámetro.
Cada microfilamento:
- 13 protofilamentos de tubulina.
FILAMENTOS INTERMEDIOS O FI
Filamentos solidos y ramificados con un diametro aproximado de 10 nm.
Fibras fuertes que proporcionan fuerza mecanica a las células que se someten a tensión física.
Las subunidades de polipeptidos de FI puede dividirse en cinco clases principales con base en su distribucion tisular.
- Neurofilamentos. Están formados por tres proteínas. Se encuentran presentes en las neuronas, en las dendritas y en los axones. Es muy probable que también se encuentren presentes en los eritrocitos. - Filamentos gliales. Formados por una sola proteína. Se encuentran en el sistema nervioso. A la proteína se le llama proteína glial fibrilar acídica (“GAP”). - Citoqueratinas. Se encuentran en el tejido epitelial formando filamentos intermedios. En la piel forman placas de protección.
-Filamentos de vimentina. Presentes en células mesenquimatosas como los fibroblastos. Contienen solo una proteína llamada vimentina. Se encuentran en todo el citoplasma en la estructura del citoesqueleto. La vimentina también se les ha observado presentes en las células de la retina y en las células de músculo liso vascular. - Filamentos de desmina. Como estructura contienen a la proteína desmina se encuentran presentes como parte de los sarcómeros en todo el tejido muscular.
PROPIEDADES DE LAS ESTRUCTURAS DEL CITOESQUELETO
Microtúbulos Filamentos
intermedios
Filamentos de actinas
Subunidades incorporadas
en un polimero
Heterodímero GTO-
tubulina-ab
Varias proteínas
globulares
Monómeros ATP-
actina
Sitio preferencial de la
incorporación
Extremo (+)
(tubulina-b)
Interno Externo (+) (barbado)
Polaridad Si No SI
Actividad enzimática GTP-asa Ninguna ATP-asa
Proteínas motoras Cinesinas, dineínas Ninguna Miosinas
Principal grupo de
proteínas relacionadas
MAP Plaquinas Proteínas de unión con
actina
Estructura Tubo rígido y hueco Fibras gruesas Filamento helicoidal
flexible
Dimensiones 25nm de diámetro
externo
10nm de diámetro 8nm de diámetro
Distribución Todos los
eucariontes
Animales Todos los eucariotas
Funciones principales Soporte, transporte
intracelular,
Soporte estructural Motilidad,
contractilidad