Cytoskeleton Caracteristici, funcții, structură și componente

citoscheletului este o structură celulară compusă din filamente. Este dispersată de citoplasmă, iar funcția sa este în principal sprijin, pentru a menține arhitectura și forma celulară. Structurally este compus din trei tipuri de fibre, clasificate în funcție de mărimea acestora.

Acestea sunt fibrele actinei, filamentele intermediare și microtubulele. Fiecare conferă o anumită proprietate rețelei. Interiorul celular este un mediu în care are loc deplasarea și tranzitul materialelor. Citozelectul mediază aceste mișcări intracelulare.

De exemplu, organele - cum ar fi mitocondriile sau aparatul Golgi - sunt statice în mediul celular; se misca folosind citoscheletul ca o cale.

Deși citoscheletul predomină în mod clar în organismele eucariote, o structură analogă a fost raportată în prokaryotes.

index

• 1 Caracteristici generale
• 2 Funcții
  • 2.1 Formă
  • 2.2 Mișcări și joncțiuni celulare
• 3 Structura și componentele
  • 3.1 filamente de actin
  • 3.2 filamente intermediare
  • 3.3 Microtubuli
• 4 Alte implicații ale citoscheletului
  • 4.1 În bacterii
  • 4.2 În cancer
• 5 Referințe

Caracteristici generale

Cytoskeletonul este o structură extrem de dinamică care reprezintă o "schelă moleculară". Cele trei tipuri de filamente care îl constituie sunt unități repetitive care pot forma structuri foarte diferite, în funcție de modul în care aceste unități fundamentale sunt combinate.

Dacă vrem să creăm o analogie cu scheletul uman, citoscheletul este echivalent cu sistemul osos și, în plus, cu sistemul muscular.

Cu toate acestea, ele nu sunt identice cu un os, deoarece componentele pot fi asamblate și dezintegrate, ceea ce permite schimbări de formă și dă plasticitate celulei. Componentele citoscheletului nu sunt solubile în detergenți.

funcții

formă

După cum sugerează și numele, funcția "intuitivă" a citoscheletului este de a asigura stabilitate și formă celulei. Atunci când filamentele sunt combinate în această rețea complexă, aceasta dă celulei proprietatea de a rezista deformării.

Fără această structură, celula nu ar putea să mențină o formă specifică. Cu toate acestea, este o structură dinamică (contrar scheletului uman) care dă celulelor proprietatea de a schimba forma.

Mișcări și joncțiuni celulare

Multe dintre componentele celulare sunt legate de această rețea de fibre dispersate în citoplasmă, contribuind la aranjarea spațială a acestora.

O celulă nu arată ca un bulion cu elemente diferite plutitoare; nici nu este o entitate statică. Dimpotrivă, este o matrice organizată cu organele situate în zone specifice, iar acest proces are loc datorită citoscheletului.

Cytoscheletul este implicat în mișcare. Acest lucru se întâmplă datorită proteinelor motorii. Aceste două elemente combină și permit deplasări în interiorul celulei.

De asemenea, participă la procesul de fagocitoză (proces în care o celulă capturează o particulă din mediul extern, care poate sau nu să fie alimente).

Cytoskeletonul permite conectarea celulei la mediul extern, fizic și biochimic. Acest rol de conector este ceea ce permite formarea țesuturilor și a joncțiunilor celulare.

Structura și componentele

Citozelul este compus din trei tipuri diferite de filamente: actină, filamente intermediare și microtubuli.

În prezent, un nou candidat este propus ca a patra componentă a citoscheletului: septina. Apoi, fiecare dintre aceste părți este descrisă în detaliu:

Actin filamente

Filamentele de actină au un diametru de 7 nm. Ele sunt de asemenea cunoscute ca microfilamente. Monomerii care alcătuiesc filamentele sunt particule în formă de balon.

Deși sunt structuri liniare, ele nu au o formă "bară": se rotesc pe axa lor și seamănă cu o helix. Acestea sunt legate de o serie de proteine ​​specifice care reglementează comportamentul lor (organizare, locație, lungime). Există mai mult de 150 de proteine ​​capabile să interacționeze cu actina.

Extremele pot fi diferențiate; unul se numește plus (+), iar celălalt minus (-). Prin aceste extreme, filamentul poate crește sau poate fi scurtat. Polimerizarea este considerabil mai rapidă la cele mai extreme; pentru ca polimerizarea să aibă loc, este necesar ATP.

Actinul poate fi de asemenea un monomer și poate fi liber în citozol. Acești monomeri sunt legați de proteine ​​care împiedică polimerizarea lor.

Funcțiile filamentelor actinice

Actin filamente au un rol legat de mișcarea celulelor. Acestea permit diferite tipuri de celule, atat organisme unicelulare cat si multicelulare (un exemplu sunt celulele sistemului imunitar), sa se miste in mediul lor.

Actin este bine cunoscut pentru rolul său în contracția musculară. Împreună cu miozina sunt grupate în sarcomere. Ambele structuri fac posibilă această mișcare dependentă de ATP.

Filamente intermediare

Diametrul aproximativ al acestor filamente este de 10 μm; de aici numele "intermediar". Diametrul său este intermediar în raport cu celelalte două componente ale citoscheletului.

Fiecare filament este structurat după cum urmează: un cap în formă de balon la capătul N-terminal și o coadă cu o formă similară la carbonul terminal. Aceste capete sunt conectate una la alta printr-o structura liniara formata din heliile alfa.

Aceste "frânghii" au capete globulare care au proprietatea de a se înfășura cu alte filamente intermediare, creând elementele intercalate mai groase.

Filamentele intermediare sunt localizate pe tot cuprinsul citoplasmei celulare. Acestea se extind până la membrană și sunt adesea atașate la aceasta. Aceste filamente se găsesc și în nucleu, formând o structură numită "lamina nucleară".

Acest grup este clasificat în subgrupe de filamente intermediare:

- filamente din keratină.

- filamente de vimentin.

- Neurofilamentele.

- Plăci nucleare.

Funcția filamentelor intermediare

Acestea sunt elemente extrem de rezistente și rezistente. De fapt, dacă le comparăm cu celelalte două filamente (actină și microtubuli), filamentele intermediare câștigă stabilitate.

Datorită acestei proprietăți, funcția sa principală este mecanică, rezistând modificărilor celulare. Acestea sunt găsite abundent în tipurile de celule care suferă de stres mecanic constant; de exemplu, în celule nervoase, epiteliale și musculare.

Spre deosebire de celelalte două componente ale citoscheletului, filamentele intermediare nu pot fi asamblate și dispuse la capetele lor polare.

Ele sunt structuri rigide (pentru a-și putea îndeplini funcția: suport celular și răspuns mecanic la stres), iar asamblarea filamentelor este un proces dependent de fosforilare.

Filamentele intermediare formează structuri numite desmosomes. Împreună cu o serie de proteine ​​(cadherine), aceste complexe sunt create care formează legăturile dintre celule.

microtubuli

Microtubulii sunt elemente goale. Ele sunt cele mai mari filamente care formează citoscheletul. Diametrul microtubulilor în partea sa internă este de aproximativ 25 nm. Lungimea este destul de variabilă, în intervalul de la 200 nm până la 25 pm.

Aceste filamente sunt indispensabile în toate celulele eucariote. Ele apar (sau se nasc) din structuri mici numite centrosomi, și de acolo se extind până la marginile celulei, spre deosebire de filamentele intermediare care se extind în mediul celular.

Microtubulii sunt formați din proteine ​​numite tubuline. Tubulina este un dimer format din două subunități: α-tubulină și β-tubulină. Acești doi monomeri sunt legați prin legături ne-covalente.

Una dintre caracteristicile sale cele mai relevante este capacitatea de a crește și de a scurta, fiind structuri destul de dinamice, ca în filamentele actinice.

Cele două capete ale microtubulilor pot fi diferențiate una de cealaltă. Prin urmare, se spune că în aceste filamente există o "polaritate". La fiecare capăt, numit mai pozitiv și mai puțin sau negativ, are loc procesul de autoasamblare.

Acest proces de asamblare și de degradare a filamentului dă naștere unui fenomen de "instabilitate dinamică".

Funcția microtubulei

Microtubulii pot forma structuri foarte diverse. Participă la procesele de diviziune celulară, formând fusul mitotic. Acest proces ajută fiecare celula fiică să aibă un număr egal de cromozomi.

De asemenea, ele formează biciuirile asemănătoare folosite pentru mobilitatea celulelor, cum ar fi cilia și flagelul.

Microtubulii servesc ca căi sau "drumuri" în care se deplasează diferite proteine ​​care au o funcție de transport. Aceste proteine ​​sunt clasificate în două familii: kinesine și dyneins. Ei pot călători pe distanțe lungi în celulă. Transportul pe distanțe scurte se efectuează de obicei pe actină.

Aceste proteine ​​sunt "pietonii" drumurilor formate din microtubuli. Mișcarea sa seamănă foarte mult cu o plimbare pe microtubul.

Transportul implică mișcarea diferitelor tipuri de elemente sau produse, cum ar fi veziculele. În celulele nervoase, acest proces este bine cunoscut deoarece neurotransmițătorii sunt eliberați în vezicule.

Microtubulii participă, de asemenea, la mobilizarea organelor. În special, aparatul Golgi și reticulul endosplasmic depind de aceste filamente pentru a-și lua poziția corectă. În absența microtubulilor (în celulele mutante experimentale), aceste organele își schimbă semnificativ poziția.

Alte implicații ale citoscheletului

În bacterii

În secțiunile anterioare, a fost descrisă citoscheletul eucariot. Prokariotele au, de asemenea, o structură similară și au componente analoage celor trei fibre care formează citoscheletul tradițional. La aceste filamente se adaugă una dintre propriile sale apartenențe la bacterii: grupul MinD-ParA.

Funcțiile citoscheletului din bacterii sunt destul de asemănătoare funcțiilor pe care le îndeplinesc în eucariote: sprijin, diviziune celulară, întreținerea formei celulare, printre altele.

În cancer

Din punct de vedere clinic, componentele citoscheletului au fost asociate cu cancer.Deoarece acestea intervin în procesele de divizare, ele sunt considerate "ținte" pentru a înțelege și a ataca dezvoltarea celulară necontrolată.

referințe

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., și Walter, P. (2013). Biologie celulară esențială. Garland Science.
2. Fletcher, D.A. & Mullins, R.D. (2010). Mecanica celulară și citoscheletul. natură, 463(7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Citoscheletul și cancerul. Evaluări ale cancerului și metastazelor, 28(1-2), 5-14.
4. Moseley, J. B. (2013). O vizualizare extinsă a citoscheletului eucariot. Biologia moleculară a celulei, 24(11), 1615-1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biochimie. Fundamente pentru medicină și științele vieții. Am inversat.
6. Shih, Y. L. și Rothfield, L. (2006). Cytoskeletonul bacterian. Microbiologie și Biologie Moleculară Recenzii, 70(3), 729-754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Fiziologia umană, o abordare integrată. Pan American Medical Ediția a 4-a. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Imagistica a componentelor citoscheletului prin microscopie electronică. în Metode și protocoale de tip cytoskeleton (pp. 187-06). Humana Press.