26avo teo CITOESQUELETO I

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El citoesqueleto está involucrado en muchas funciones, es una parte fundamental de los 
procesos biológicos → es una estructura muy dinámica. 
 determina el orden y la distribución de las organelas → al determinar la forma de la 
célula determinará también su función. 
 participa en el tráfico vesicular. 
 participa de la división celular 
 determina la polaridad y la estructura de las membranas. 
ADEMÁS → EL CITOESQUELETO PERMITE LA INTERACCIÓN CÉLULA-ENTORNO: 
 interacción célula-célula. 
 es capaz de responder a estímulos externos. 
 interacción célula-matriz. 
EL CITOESQUELETO Y SUS PROTEÍNAS ACCESORIAS SON QUIENES DETERMINA LA CONVERSIÓN DE LA 
ENERGÍA QUÍMICA EN ENERGÍA CINÉTICA. 
UN MISMO TIPO DE CITOESQUELETO PUEDE PRESENTAR DIFERENTES ARREGLOS INCLUSO DENTRO DE 
UNA MISMA CELULA → ESTA ORGANIZACIÓN DIFERENTE PERMITE QUE LA CELULA CUMPLA LAS 
FUNCIONES QUE DEBE CUMPLIR EN ESE TEJIDO. 
 
MICROFILAMENTOS 
También son denominados FILAMENTOS DE ACTINA → están muy 
por debajo del límite de resolución, sin embargo se los puede 
ver al microscopio de fluorescencia → se marca a los 
filamentos de actina específicamente. SON LOS DE MENOR 
TAMAÑO. 
Los filamentos de actina presentan una estructura dada por 2 
filamentos enrollados en forma dextrógira sobre si mismos → 
cada uno de los filamentos se constituye por el MONÓMERO 
ACTINA, y los dos protofilamentos enrollados constituyen el MICROFILAMENTO. 
26° T E O R I C O 
Los microfilamentos formarán 
parte de estructuras como las 
microvellosidades, las fibras 
de estrés y del sarcómero. 
FUNCION DE LA ACTINA → 
participa de la constitución 
de la morfología de la célula 
(polarización); y participa de 
la locomoción. 
MICROTÚBULOS 
Son los de mayor tamaño; están por debajo del límite de resolución pero pueden ser 
observados (NO RESUELTOS!) mediante microscopía de fluorescencia. 
El microtúbulo está constituido 
por 13 protofilamentos que 
interactúan en forma lateral 
constituyendo los microtúbulos → 
éstos constituyen cilios (MÓVILES O 
NO) y flagelos (MÓVILES); otorgan 
la geolocalización de la célula 
para que una organela esté 
ubicada correctamente en el 
entorno de la célula; forman el 
huso mitótico. 
Entonces → la función de los microtúbulos es el TRANSPORTE Y LA LOCALIZACIÓN INTRACELULAR 
DE LAS ORGANELAS. LA PROTEÍNA QUE CONSTITUYE A LOS MICROTÚBULOS ES LA TUBULINA. 
FILAMENTOS INTERMEDIOS 
Tienen un tamaño entre el microtúbulo y los microfilamentos; están constituidos por una 
familia de proteínas. 
Se arreglan en fibras de 8 
protofilamentos; LOS FILAMENTOS 
INTERMEDIOS TIENEN RESISTENCIA 
MECÁNICA. 
Al estar constituido por una familia de 
proteínas → se tienen distintos tipos de 
filamentos intermedios dependiendo 
de qué tipo de célula se trate. 
SON LAS MÁS DISTINTAS EN COMPARACIÓN CON LAS OTRAS DOS. 
ESTOS 3 TIPOS DE FILAMENTOS ESTÁN EN TODAS LAS CÉLULAS EUCARIONTES Y ENTRE ELLOS TENDRÁN 
UNA MECÁNICA DINÁMICA FUNCIONAL → LO QUE PERMITIRÁ QUE LA CÉLULA TENGA FORMA Y 
FUNCIÓN. 
ENSAMBLAJE DE SUBUNIDADES 
En todos los casos se produce una 
POLIMERIZACIÓN SE SUS SUBUNIDADES QUE 
TERMINAN FORMANDO LAS ESTRUCTURAS 
FILAMENTOSAS. Las subunidades de actina, 
tubulina y de la familia de proteínas para 
formar sus filamentos correspondientes → se 
unirán en un POLÍMERO de manera NO 
COVALENTE, esto es lo que les otorga dinamismo. El ensamblaje de subunidades es de tipo 
HELICOIDAL. Las propiedades estarán dadas por las interacciones entre las subunidades. 
EN EL CASO DE LA ACTINA Y DE LA TUBULINA → las subunidades son proteínas globulares en las 
cuales se polimerizarán en forma helicoidal con uniones no covalente y terminaran dando: 
 en el caso de los MICROFILAMENTOS → actina. 
 en el caso de la tubulina, se ensamblan dímeros de alfa y beta tubulina en forma 
helicoidal → formando los MICROTÚBULOS. 
Las proteínas globulares se unen cabeza-cola → en un extremo se tiene al amino terminal 
y en el otro se tiene un carboxilo terminal. 
 en el caso de los FILAMENTOS INTERMEDIOS → las proteínas poseen puntas globulares y 
un dominio central fibrilar. En ambos extremos hay amino terminal → NO POLAR. 
 
MICROFILAMENTOS → 2 
protofilamentos de actina 
enrollados entre sí. Los 
microfilamentos de actina 
son flexibles, los dos 
protofilamentos pueden girar 
sobre sí mismos. 
MICROTÚBULOS → 13 
protofilamentos interactúan 
de forma lateral para dar un 
tubo. No son estructuras 
flexibles. 
FILAMENTOS INTERMEDIOS → 8 proteínas unidas entre sí de manera lateral; tienen una gran 
resistencia mecánica, pueden doblarse pero no romperse. 
MICROFILAMENTOS Y MICROTÚBULOS 
Los microfilamentos de actina y los microtúbulos poseen características similares → están 
compuestos por PROTEÍNAS GLOBULARES que se POLIMERIZAN CABEZA-COLA → lo cual les 
otorga una POLARIDAD. Además → la actina y la tubulina son CAPACES DE UNIR NUCLEÓTIDOS 
TRIFOSFATO. 
 ACTINA → une ATP. La presencia de ATP o ADP (ATP hidrolizado) en el monómero de 
actina → le confiere particularidades desde el punto de vista de la polimerización; 
pero no es necesaria la hidrólisis del ATP para que ocurra la polimerización → no se 
utiliza la energía de la hidrolisis para la polimerización. 
 
 TUBULINA → une GTP. La hidrolisis de GTP a DGP no es un factor necesario para la 
polimerización; le confiere características del arreglo estructural para favorecer la 
polimerización pero no es necesaria la hidrólisis. 
LA DINÁMICA DEL CONTROL DE POLIMERIZACIÓN Y DESPOLIMERIZACIÓN DEPENDERÁ DEL CONTROL 
SOBRE EL PROCESO. 
POLIMERIZACIÓN DE LA ACTINA Y TUBULINA 
Se tiene un polímero al que se unirá una subunidad → la unión del monómero al polímero 
(polimerización) estará dada por una constante Kon y a su vez esa subunidad del polímero 
podrá despolimerizar por la constante Koff. 
Que una SUBUNIDAD POLIMERICE depende tanto de la CONSTANTE DE POLIMERIZACIÓN (Kon) 
como de la CANTIDAD DE SUBUNIDADES DISPONIBLES (subunidades de actina o tubulina 
disponibles). 
 
 
VELOCIDAD DE POLIMERIZACIÓN → depende de la Kon y de la concentración de 
subunidades libres de tubulina o actina. La velocidad de polimerización será variable 
según la cantidad de subunidades libres. 
VELOCIDAD DE DESPOLIMERIZACIÓN → depende de la Koff y es independiente de la 
concentración de subunidades presentes en el medio → con lo cual, la velocidad de 
despolimerización es constante, es siempre la misma. 
EL FACTOR DETERMINANTE QUE LLEVARÁ A QUE UN FILAMENTO SE ALARGUE O SE ACORTE EN EL 
TIEMPO SERÁ LA CANTIDAD DE SUBUNIDAD LIBRE DE ACTINA O TUBULINA EN EL MEDIO. 
El filamento se irá extendiendo dependiendo 
de la concentración de monómero. El ESTADO 
ESTACIONARIO es el momento en el cual la 
velocidad de polimerización es igual a la de 
despolimerización. La concentración de 
monómero a la cual el filamento está en 
estado estacionario (no se alarga ni se acorta) 
se conoce como CONCENTRACIÓN CRÍTICA. 
 
Si la célula deja disponible una mayor 
concentración de actina respecto de la 
concentración crítica → en ese momento, la 
velocidad de crecimiento será mayor a la de 
acortamiento y se alargará el filamento; en 
cambio, si la célula retira concentración de 
monómero libre → la velocidad de 
polimerización disminuirá por debajo de la 
velocidad de despolimerización y el filamento se 
acortará. 
NO HAY ACTIVIDAD ENZIMÁTICA QUE FAVOREZCLA LA POLIMERIZACIÓN → LA POLIMERIZACIÓN ES 
UN PROCESO ESPONTÁNEO. La célula, regulando la cantidad de actina (o tubulina) 
disponible → será capaz de crecer o disminuir al filamento. 
LA PRESENCIA DE NUEVAS INTERACCIONES HACE QUE LOS MONÓMEROS QUE SE VAYAN 
AGREGANDO SEAN MÁS FAVORABLES DESDE EL PUNTO DE VISTA TERMODINÁMICO → para la unión 
de los primeros monómeros se tendrá un ΔG que determinará una cierta velocidad; pero 
a partir de cierta cantidad de monómeros agregados el ΔG es menor entonces la 
velocidad será mayor.LOS PRIMEROS MONÓMEROS TENDRÁN UNA UNIÓN MÁS LENTA QUE LOS 
SIGUIENTES. 
El núcleo mínimo a partir del cual aumenta la velocidad: 
 EN EL CASO DE LA ACTINA → la unión de los 3 primeros monómeros es lenta → luego 
aumenta la velocidad. 
 EN EL CASO DE LA TUBULINA → la unión de los 13 primeros monómeros es lenta → luego 
comienza a aumentar la velocidad. 
La célula, además de regular la disponibilidad de monómeros tiene la capacidad de 
regular la NUCLEACIÓN → determina la velocidad de polimerización y donde se formará el 
filamento o el microtúbulo → es un parámetro modificable. 
 
MICROFILAMENTOS → la actina G se 
une en dos protofilamentos que se 
enrollan de manera dextrógira; en 
el centro tiene una molécula de 
ATP (recordar que su energía no es 
necesaria para la polimerización). 
Actina G → proteína globular; 
monómeros. 
Actina F → filamentos. 
MICROTÚBULOS → se unen dímeros, una 
alfa tubulina y una beta tubulina → 
ambas tienen GTP; el GTP que está entre 
la alfa tubulina y la beta tubulina no se 
hidroliza nunca, mientras que el que está 
en la beta tubulina puede hidrolizar a 
GDP. 
 
 
 
 
POLARIDAD DE POLIMERIZACIÓN 
Tanto los microtúbulos como los microfilamentos 
presentan polaridad → cada extremo es diferente 
→ con lo cual, desde el punto de vista de la 
polimerización tendrán características diferentes, 
no será lo mismo que se incorpore un monómero 
por un extremo que se incorporé por el otro 
extremo. TANTO LOS MICROTÚBULOS COMO LOS 
MICROFILAMENTOS POSEEN UN EXTREMO + Y UN 
EXTREMO - → la velocidad de polimerización del 
extremo + es mucho mayor que la velocidad de polimerización del extremo - → EXISTE UNA 
POLARIDAD DE POLIMERIZACIÓN → EL FILAMENTO NO CRECE PARA AMBOS LADOS SINO QUE TENDRÁ 
MÁS TENDENCIA A CRECER POR UN LADO Y ACORTARSE POR OTRO. 
FUNCIÓN DE LOS NTP 
Tanto actina como tubulina pueden unir nucleótidos trifosfatos: 
 actina puede estar como ACTINA ATP o ACTINA ADP. 
 tubulina puede estar como TUBULINA GTP o TUBULINA GTP. 
Cuando se tiene un monómero que en vez de tener ATP tiene ADP p en lugar de GTP tiene 
GDP → tiene una menor afinidad por la polimerización. O SEA QUE LOS MONÓMEROS PARA 
POLIMERIZARSE DEBEN TENER ATP (ACTINA) O GTP (TUBULINA) → regular los nucleótidos trifosfato 
que tengan los monómeros libres es otra forma de controlar la polimerización. 
El extremo (-) generalmente 
es el extremo más viejo y 
suele tener ADP en lugar de 
ATP (o GDP en lugar de GTP) 
→ esto ayuda a que sea más 
difícil que polimerice. EL 
EXTREMO - TIENE UNA 
CONCENTRACIÓN CRÍTICA 
MAYOR QUE LA DEL EXTREMO + 
→ con lo cual si se logra una 
concentración de 
monómero libre que se 
encuentre entre la 
concentración crítica del 
extremo menos y la del 
extremo más → se tiene un 
fenómeno llamado INTERCAMBIO ROTATORIO → el extremo – se acorta mientras que el 
extremo + crece. 
FENÓMENO DE INESTABILIDAD DINÁMICA → se da principalmente en los microtúbulos → en 
ellos el EXTREMO – SUELE ESTAR PROTEGIDO, CON LO CUAL NO SE PERMITE QUE SE DESPOLIMERICE → 
este fenómeno OCURRE PRINCIPALMENTE EN EL EXTREMO + (no involucra al extremo -). 
 
CUANDO EL MONÓMERO DEL EXTREMO TIENE GTP → tiene una concentración crítica 
determinada; CUANDO EL MONÓMERO DEL EXTREMO TIENE GDP → es mucho menos favorable 
la polimerización, con lo cual tendrá otra concentración crítica. EN LOS MICROTÚBULOS, LA 
CONCENTRACIÓN DE MONÓMERO LIBRE ESTÁ MUY CERCANA A LA CONCENTRACIÓN CRÍTICA 
CUANDO EN LA PUNTA DEL EXTREMO HAY UN MONÓMERO CON GTP → irá creciendo a cierta 
velocidad, pero también irá hidrolizando GTP; cuando se hidrolice GTP a GDP del 
monómero de la punta → cambiará rápidamente la concentración critica del extremo +. 
 
Llega un momento en que la velocidad de hidrólisis alcanza el extremo + → la 
concentración critica del extremo + es mayor a la concentración de monómeros libres → 
la velocidad de despolimerización será mayor a la de polimerización y el filamento 
comenzará a acortarse hasta el momento en que se vuelve a incorporar un monómero de 
tubulina unido a GTP → se tendrá de nuevo una concentración crítica menor a la 
concentración crítica de monómero libre → irá creciendo el filamento → ESTO PASA TODO 
EL TIEMPO, EL MICROTÚBULO CRECE Y DECRECE CONSTANTEMENTE → POLIMERIZA Y DESPOLIMERIZA 
TODO EL TIEMPO → LES OTORGA PLASTICIDAD Y MOVIMIENTO. 
ENTONCES, HAY 4 PARÁMETROS QUE LA CÉLULA PUEDE MODIFICAR PARA MODIFICAR LA 
POLIMERIZACIÓN Y DESPOLIMERIZACIÓN DE MICROTÚBULOS Y MICROFILAMENTOS SON: 
 NUCLEACIÓN → proceso por el cual se forma el núcleo mínimo que debe formarse a 
partir del cual empieza a aumentar la velocidad de polimerización. 
 CONCENTRACIÓN CRÍTICA → si la concentración de monómeros libres está por encima 
de la concentración crítica polimerizará; si la concentración de monómeros libres está 
por debajo de la concentración crítica despolimerizará. 
Si la concentración disponible de monómero es igual a la concentración crítica → el filamento entra 
en estado estacionario en donde la velocidad de polimerización y despolimerización es la misma; 
pero si aumenta la concentración libre de monómero por encima de la concentración crítica, el 
filamento crece; y si la concentración disponible es menor a la crítica el filamento decrece. 
 POLARIDAD DE POLIMERIZACIÓN → un filamento polimeriza con mayor velocidad hacia 
un extremo que hacia el otro. La concentración crítica de un extremo es distinta a la 
del otro extremo → el extremo + tiene una concentración crítica menor que el 
extremo -. 
 ATP/ADP Y GTP/GDP → cambia la concentración crítica según si hay difosfato o 
trifosfato. Si la punta del filemento está unida a GTP → polimerización; si en el extremo 
se hidroliza GTP a GDP → despolimerización. 
FILAMENTOS INTERMEDIOS 
NO TIENEN DINÁMICA DE POLIMERIZACIÓN Y SON MUCHOS MÁS ESTABLES QUE LOS OTROS DOS TIPOS 
DE FILAMENTOS. Primero debe formarse un monómero, se dimeriza y enrolla la estructura 
fibrilar y luego el dímero interactúa con otro dímero → formando una estructura en la cual 
cabeza y cola son iguales (NO POLAR). SON ESTRUCTURAS QUE FORMARÁN FIBRAS CON ALTA 
RESISTENCIA Y UNA GRAN CAPACIDAD DE DEFORMACIÓN. 
La subunidad de estos filamentos son dos TETRÁMEROS → 8 
subunidades de cada proteína (constituidos por una familia de 
proteínas). 
LOS FILAMENTOS INTERMEDIOS TIENEN RESISTENCIA MECÁNICA; existe 
una patología en la cual se produce una mutación en la 
queratina (filamento intermedio), con lo cual ya no confiere 
resistencia mecánica → el simple contacto de la piel con una 
superficie produce un daño en el epitelio produciendo 
rápidamente una ampolla. 
CITOESQUELETO COMO PUNTO DE ATAQUE 
El citoesqueleto está MUY CONSERVADO desde el PUNTO DE VISTA EVOLUTIVO → los diferentes 
organismos generan toxinas contra los diferentes componentes del citoesqueleto. 
Toxinas del citoesqueleto de actina 
 un ejemplo es la toxina LATRUNCULINA que proviene de un organismo marino → se une 
a los monómeros de actina impidiendo su polimerización. 
 Otro ejemplo es la FALOIDINA → producida por el hongo amanita phalloides, esta 
toxina se une a la F-actina (actina polimerizada) e impide su despolimerización. 
 Otra toxina es la CITOCALASINA producida por una bacteria → bloquea el extremo + 
del citoesqueleto de actina impidiendo la despolimerización. 
 
También existen proteínas de unión lateral 
que tiene influencia en la polimerización y 
despolimerización (teo 27). 
Toxinas del citoesqueleto de tubulina 
 TAXOL → se une a los microtúbulos y los estabiliza; impidiendo un gran número de 
procesos, entre ellos la división celular → se verán más alteradas aquellas células con 
una alta tasa de división. Se utiliza como tratamiento contra el cáncer → ya que las 
células cancerígenas poseen una alta tasa mitótica. 
ESTUDIO DEL CITOESQUELETO 
Una manera de ver si el citoesqueleto está polimerizado o despolimerizado → es a través 
dela MICROSCOPÍA DE FLUORESCENCIA → se basa en la capacidad de un fluorocromo de 
interaccionar con la molécula o proteína de interés. 
EJEMPLO 
La FALOIDINA tiene capacidad de unirse solo a la actina polimerizada → se puede unir la 
faloidina a un fluorocromo (FITC, por ejemplo) de manera covalente → el FITC se unirá al 
citoesqueleto de actina polimerizado → se teñirá de verde solo la actina polimerizada. 
LA PROTEÍNA MAYORITARIA EN TODAS LAS CÉLULAS EUCARIONTES 
ES LA ACTINA; si se marcara solamente actina G → se teñiría 
tanto la actina polimerizada como la no polimerizada. 
Entonces, la estrategia de usar Faloidina permite 
evidenciar solo los filamentos de actina. Sin embargo, la 
Faloidina es una toxina → si se lo agrega a una célula 
viable, dejará de ser viable; LA FALOIDINA UNIDA AL 
FLUOROCROMO FITC ES UNA MUY BUENA ESTRATEGIA PARA 
MARCAR ACTINA POLIMERIZADA PERO SOLO EN CÉLULAS FIJADAS 
Y PERMEABILIZADAS. 
Si quisiera ver a la actina in vivo → se debe generar 
actina fluorescente. Se compra un plásmido; se debe 
insertar la proteína en el poliligador por corte con 
enzimas de restricción → el gen de la proteína debe 
quedar unido a una proteína RFP y al poliA → cuando el 
ARNm se transcriba y traduzca, generará la proteína de 
interés con la secuencia de aminoácidos de la proteína 
RFP (proteína quimérica → única proteína con dominios 
de la proteína fluorescente verde y la proteína de 
interés). 
EL INCONVENIENTE ES QUE SE MARCA TODA LA ACTINA → LA ACTINA G Y LA ACTINA F → PUEDE 
GENERAR IMÁGENES NO TAN NÍTIDAS. 
 
Hay un péptido que tiene la capacidad de unirse específicamente 
a actina polimerizada → se lo fusiona a EGFP (proteína 
fluorescente). Se genera el plásmido y el péptido Liefeact 
fusionado con EGFP → se transfecta a la célula. Se genera un 
péptido fusionado con una proteína fluorescente que tendrá 
afinidad por unirse a la actina polimerizada. SE PUEDE VER IN VIVO LA 
ACTINA POLIMERIZADA UNICAMENTE, EN UN CULTIVO CELULAR.