26 CITOESQUELETO 1

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Estructura dinámica que cumple muchas funciones fundamentales para los procesos biológicos y determina: 
 
 1) La organización espacial interna: 
➢ Determina el orden y distribución de las organelas 
➢ Tráfico vesicular 
➢ Está involucrado en la división celular 
➢ Determina la polaridad de las estructuras de la membrana 
 
 2) Interacción célula entorno: 
➢ Interacción célula-célula o célula- matriz 
➢ Respuesta a estímulos externos: la célula puede cambiar su posición, morfología o localización para 
responder a un estímulo externo 
➢ Determina la conversión de la energía química a energía cinética: sino hay muchos procesos que no 
podrían llevarse a cabo por ejemplo el desplazamiento de las organelas o células 
 
Adopta 2 tipos de estructuras según la función que va a cumplir: 
1) ESTRUCTURAS DINÁMICAS-ADAPTABLES 
 ej: en la división celular donde la célula se despega de la monocapa. Se divide y vuelve a insertarse en la 
monocapa 
Cambio de la estructura según la necesidad: los macrófagos persiguen a las bacterias hasta poder fagocitarla 
 
2) ESTRUCTURAS ESTABLES (son dinámicas también) → en la diferenciación celular donde la célula 
adquiere su FORMA-FUNCIÓN-POLARIDAD especifica según el citoesqueleto y de las uniones que tenga la 
célula, ej. en una célula absortiva 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Actina= proteína que determina la forma de los microfilamentos/ citoesqueleto de acina 
 
 
1 mismo tipo de citoesqueleto puede presentar distintos arreglos dentro de 
 la misma célula que le permite cumplir las funciones en el tejido 
 
Imagen tomada con Faloidina- FITC 
 
 
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MICROFILAMENTOS 
 
MICROTUBULOS 
 
FILAMENTOS INTERMEDIOS 
 
 
MICROFILAMENTOS/FILAMENTOS DE ACTINA 
 
✓ Tamaño entre 5-9 nm: debajo del 
límite de resolución, pero los puedo 
ver con microscopia de fluorescencia 
(recordar) porque los marqué 
específicamente para que emitan 
fluorescencia 
✓ Organización: 2 filamentos/ 
protofilamentos de actina enrollados 
de forma dextrógira 1 sobre el otro 
✓ Forman parte de las 
microvellosidades, fibras del estrés o sarcómeros 
✓ Función de la actina: forma de la célula y locomoción (desplazamiento) 
 
✓ ACTINA G= MONOMEROS 
✓ ACTINA F= FILAMENTOS 
✓ 
MICROTÚBULOS 
❖ Más grandes (25 nm) 
❖ Estructura hueca 
❖ Compuestos por 13 protofilamentos de tubulina que interactúan de forma lateral 
❖ Función: transporte y localización intracelular de las organelas 
 Tracción de cromosomas en la división celular 
 Componen los Cilios (móviles o no y mecanorreceptores) y flagelos (móviles) 
TIPOS DE FILAMENTOS EN LAS CÉLULAS EUCARIONTES 
 
 
 
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FILAMENTOS INTERMEDIOS 
Tamaño intermedio (10nm) 
Compuestos por 8 protofilamentos 
compuestos por una familia de proteínas y 
unidos de forma lateral 
Hay diferentes tipos de filamentos 
intermedios dependiendo del tipo de célula 
que compongan 
Mas estables y estáticos que los 
microtúbulos microfilamentos 
Apolar: cabeza y cola tienen la misma polaridad 
Forman fibras muy resistentes y deformables 
Función: Resistencia Mecánica 
Tienen resistencia mecánica, pero si se mutan las 
queratinas se pueden formar tumores o patologías. 
La queratina interactúa entre si mediante puentes 
disulfuros que se pueden modificar para alterar la 
textura del pelo 
Lamina nuclear y motoneuronas (neurofilamentos) están formados necesitan que los axones tengan esta 
resistencia mecánica por las distancias que recorren. La falla en los filamentos intermedios provoca que se 
rompan las neuronas y provocar patologías. 
 
Los 3 tipos de filamentos están en todas las células y tiene una DINÁMICA MECÁNICA-FUNCIONAL 
que le da a la célula la estructura y función 
Los filamentos se producen por POLIMERIZACIÓN NO COVALENTE de las subunidades de actina, 
tubulina o de la familia de proteínas según corresponda. Esta unión les da dinamismo a los filamentos (si fuera 
covalente tendría que estar rompiendo enlaces todo el tiempo y el movimiento sería mucho más lento o nulo) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La unión/ensamblaje es de tipo HELICOIDAL: 
 
 
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La actina y tubulina son proteínas globulares 
con polaridad; se unen de forma cabeza- cola 
dando un extremo + y un extremo - 
La tubulina se ensambla dímeros de alfa y 
beta tubulina 
La familia de proteínas de los filamentos 
intermedios son proteínas fibrosas-globulares 
(proteínas con puntas globulares y un dominio 
central globular) sin polaridad→2 proteínas se 
enrollan en 1 dimero con un extremo amino 
terminal y un extremo carboxiterminal, Este 
dimero se junta con otro dimero dejando la 
cabeza amino terminal del dimero 1 y la 
cabeza carboxi terminal del dimero 2 de un 
lado y la cabeza carboxiterminal del dimero 1 
junto con la cabeza amino terminal del dinero 
2 el otro lado 
Los microfilamentos de actina son flexibles, 
mientras que los microtúbulos no (son rígidos 
y se rompen si los quiero doblar) 
Los microfilamentos intermedios se pueden 
doblar y no se rompen (cable) 
 
CINETICA DE FORMACION DE LOS FILAMENTOS DE ACTINA Y TUBULINA 
El citoesqueleto de actina y los microtúbulos de tubulina tiene polaridad y se pueden unir a ATP (actina) o 
GTP (tubulina) para favorecer la polimerización/despolimerización mediante cambios conformacionales (NO 
SE HIDROLIZA NECESARIAMENTE PARA LA POLIMERIZACIÓN) 
TUBULINA: tiene GTP entre la alfa y beta (no se hidroliza) y GTP en la beta que si se hidrolizac 
La dinámca del control de la polimerización/despolimerización depende de como pueda controlar la 
polimerizacion/ despolimerizacion 
 
POLIMERIZACIÓN DE LA ACTINA/TUBULINA: (CONTROLES) 
4 parámetros que la célula regula para modificar la polimerización/despolimerización de microtúbulos o 
microfilamentos: despolarización son: nucleación (formación del núcleo mínimo para que aumente la 
velocidad), cc critica (según si la cc libre de monómero está por encima o por debajo va a polimerizar o 
despolimerizar), polaridad de polimerización (polimeriza más el extremo + que el - o solo el + en el caso de 
los microtúbulos) y ATP/ADT, GTP/GDP. 
La cel controla estos parámetros para poder gobernar la polimerización/despolarización, 
ensamblaje/desensamblaje y la dinámica del citoesqueleto 
La nucleacion y velocidad de polimerizacion son 2 parametros fundamentales del control de la polimerizacion 
 
 
 
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La polimerización (crecimiento)/ despolimerización (decrecimiento) van a depender de 2 constantes 
(Kon y Koff) y de la concentración de monómero libre que haya circulando (SOLO 
POLIMERIZACION): 
• Polimerizacion/velocidad de crecimiento de la subunidad depende de la kon y de la cc de subunidades 
disponible (cantidad de actna o tubulina). Puedo aumentarla o disminuirla modificando la cc de actina 
o tubulina. Alargue: Vel pol> vel despolimerizacion 
 
• Despolimerización/ velocidad de acortamiento que depende de la Koff pero NO de la concerntracion 
de subunidades. (es constante) Acortamiento: vel pol< vel de despolimerizacion 
 
 
 
 
 
NUCLEACIÓN: 
(formación del núcleo mínimo) 
 
 
 
 
NUCLEO MÍNIMO: 3 primeros monómeros 
de Actina o 1 anillo (13 monomeros) de 
tubulina a partir del cual se aumenta la 
velocidad de polimerización 
A medida que se unen los monomeros la unión 
es mas favorable termodinamicamente ya que 
van disminuyendo la AG y por ende se 
aumenta la velocidad (algo asi como el 
alosterismo). A los primeros 3 monómeros les 
cuesta unirse (termodinamicamente no 
favorable) y necseitan mucha energia (AG), 
pero a partir del 4° la velocidad empieza a seer 
más rapida 
La célula puede controlar esta nucleación 
(formacion del nucleo minimo) 
 
CONCENTRACION CRITICA: 
Concentracion donde la vel de pol=vel despol (no se alarga ni acorta el filamento) 
Si la cel tiene mas cc de actina/tubulina que la cc critica entonces se alarga 
Si la celula saca la actina/ tubulina del medio entonces lacc de actina va a ser menos que la cc critica y el 
polimero se acorta 
Kon: cte. de la polimerización 
(unión de la subunidad al polímero) 
 
Off: cte. de la despolarización 
(desunión de la subunidad al 
 
 
 
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De esta forma la célula controla la polimerizacion 
Polimerizacion= fenomeno espontaneo 
 
POLARIDAD DE LA POLIMERIZACIÓN 
La Actina y Tubulina tienen polaridad: 
Los extremos de los monómeros tienen cargas opuestas y le dan polaridad a la polimerización porque la 
velocidad de polimerización en un extremo es distinta que en el otro, de hecho, la vel de pol en el extremo + es 
mucho mayor que la del extremo – y en consecuencia el filamento va a crecer por el lado + y a cortarse por el 
extremo – 
Si agrego una CAP (bloquea el sitio + o -) veo que la cc crítica del extremo + es mucho menor que la del 
extremo - (0,1uM vs 0,6 uM) 
FUNCIÓN DE LOS NTP: 
La actina y la tubulina se unen a nucleótidos 
trifosfato: 
Si regulo la cantidad de nucleótidos trifosfato que 
tengan los nucleótidos libres estoy controlando la 
polimerización 
El extremo – suele ser el más viejo y tiene ADP en 
lugar de ATP y por ende se polimeriza más 
difícilmente 
 
 
 INTERCAMBIO ROTATORIO: 
(MICROFILAMENTOS) 
Tengo una cc de monómero libre entre la cc 
critica del extremo – y del extremo + 
Esta cc critica va a ser menor que la cc critica del 
extremo – por ende, se va a cortar, pero a su vez 
va a ser mayor que la del extremo más y se va a 
alargar el filamento (da sensación de 
movimiento) 
 
 
 
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 INESTABILIDAD DINAMICA (NO ENTRA EN EL REGU): 
 El crecimiento/ polimerización e hidrolisis de los MICROTUBULOS suceden ambos en el extremo + porque 
el extremo – está protegido dentro de una estructura que no permite que se despolimerice. 
 Al principio la vel de crecimiento es mayor que la de la hidrolisis porque en el extremo + tengo GTP que 
favorece la polimerización: permite que otros monómeros se unan más fácilmente y la cc critica es menor. 
En un momento se hidroliza ese GTP a GDP y empieza a acortarse el microtúbulo, dejando monómeros 
libres→ el GDP no es tan afín a la unión de otro monómero como el GTP y la cc critica es mayor. Hasta que la 
cc de monómero libre (con GTP o GDP) alcanza la cc crítica y se frena la despolimerización. 
Dependiendo si esta cc de monómero libre aumenta o disminuye, se va a favorecer la polimerización o 
despolimerización por unión de un monómero de tubulina unido a GTP o GDP 
 
Esta continua polimerización-despolimerización les da plasticidad y dinámica a los microtúbulos y ayuda en la 
división celular y en la memoria entra otros 
 
 
 
El citoesqueleto está muy conservado y es muy similar en todos los organismos, por lo que se producen 
toxinas que atacan al citoesqueleto como función de defensa, ej: 
o Latrunculina: se une a los monómeros de actina y evita la polimerización por lo que el citoesqueleto se va a 
despolimerizar 
o Faloidina: fármaco proveniente de hongos que se une a F-actina y evita su despolimerización. También 
produce a-amantinina que inhibe la RNA Pol II 
o Citocalasina: producida por bacterias que bloquea el extremo + del citoesqueleto de actina evitando la 
polimerización 
 
 
 
El taxol estabiliza a los microtúbulos y altera la división celular (bueno para controlar el cáncer) 
 
TOXINAS QUE ATACAN AL CITOESQUELETO: 
 
TOXINAS QUE ALTERAN LA DINAMICA DE LOS MICROTUBULOS: 
 
 
 
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Microscopia y microscopia de florescencia para ver si esta polimerizado o no 
 
Se usa Faloidina-FITC (fluorocromo): marcar el citoesqueleto de 
ACTINA POLIMERIZADA en células NO VIABLES (fijadas y 
permeabilizadas) 
 
 
 
Se puede marcar el citoesqueleto de actina mediante 
transfección de células en cultivo con un vector plasmídico 
y la posterior observación al microscopio. Lo malo es que 
marco tanto actina G como F, lo que me da imágenes no 
muy nítidas. 
 
 
 
Con el Lifeact-EGFP puedo transfectar las células y ver 
solamente la ACTINA POLIMERIZADA 
 
 
 
 
 
 
ESTUDIO DEL CIOTOESQUELETO: