Citoesqueleto: Estrutura e Funções

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Citoesqueleto
· Red compleja de filamentos proteicos por el citoplasma 
· Estructura dinámica que se reorganiza de manera continua a medida que la célula cambia de forma, se divide y responde al ambiente 
· Responsable por movimientos celular: deslizamiento sobre una superficie, contracción muscular y cambios durante el desarrollo embrionario
Sin el citoesqueleto: heridas no cicatrizarían, músculos serian inútiles y los espermatozoides no alcanzarían el oocito
· Controla la localización de los orgánulos que hacen funciones especializadas
· Responsable por la segregación de los cromosomas en células hijas 
· Separación de las células durante la división 
Filamentos intermedios: proteínas fibrosas y heterogéneas 
Microtúbulos: tubulina
Filamentos de actina: actina
Filamentos Intermedios
Gran resistencia a la tensión, siendo el más resistentes y estables
Permite a las células toleraren las fuerzas mecanicas, impidiendo que se rompan en respuesta al cizallamiento mecánico/estiramiento
Son abundantes en los axones de las células nervosas = refuerzo interno
Numerosos en las células musculares y epiteliales (piel) 
Nombre: en las células de musculo liso, se encuentra entre los filamentos delgados de actina y los filamentos más gruesos de miosina
Local: citoplasma, forman una red que rodea al núcleo y se extiende hacia la periferia 
En el núcleo: lámina nuclear, subyace a la envoltura nuclear y la refuerza. La lámina situase por debajo de la membrana nuclear interna. Los filamentos tapizan y se organizan en una red bidimensional. Los filamentos dentro de la lámina son formados por laminas (no es laminina-matriz extracelular). Diferentemente de los citoplasmáticos se desensamblan y se vuelven a formar en cada división celular, cuando la envoltura nuclear se rompe durante la mitosis y, después, se regenera en cada una de las células hijas.
Desensamblaje/reensamblaje: controlados por la fosforilación y desfosforilación por proteincinasas. La fosforilación induce un cambio conformacional que debilita la unión entre los tetrámeros y separa el filamento. La desfosforilación al final de la mitosis determina que las laminas vuelvan a ensamblarse
Los filamentos de cada célula se conectan indirectamentos con las vecinas por medio de desmosomas, lo que establece una conexión mecánica continua
 Se asemejan a cuerdas formadas por hebras largas y retorcidas 
Las hebras que son las subunidades de los filamentos, son proteínas fibrosas alargadas, compuestas por una cabeza globular N-terminal y una cola C-terminal y un dominio bastoniforme central
Dominio bastonoforme central: región a-helicoidal del monómero que permite que pares de proteínas de los filamentos intermedios formen dímeros estables al envolverse uno alrededor del otro en espiral
Dos dímeros en espiral se asocian por enlaces no covalentes formando un tetrámero
Los tretámeros se unen en forma terminoterminal y laterolateral por enlaces no covalentes formando el filamento intermedio final
Clases de filamentos intermedios:
· Filamentos de queratina-epiteliales
· Filamentos de vimentina y relacionados con vimentina de las células del tejido conectivo, las células musculares y neuroglia
· Neurofilamentos de las céulas nerviosas
· Láminas nucleares, fortalecen la membrana nuclear
Los de queratina, vimentina y neurofilamentos se localizan en el citoplasma; las láminas en el núcleo
Recordar que los filamentos presentes en las células epiteliales adyacentes se conectan indirectamente mediante desmosomas y se asocian lateralmente con otros componentes celulares por sus dominios globulares de la cabeza y la cola
Enfermedad: epidermólisis ampollar simple, mutaciones en los genes de la queratina interfieren con la formación de los filamentos en la epidermis. La piel es vulnerable a las lesiones mecánicas y compresiones mismas que leves 
Plectina: proteína que reforza y estabiliza los filamentos intermedios, por medio da formación de uniones cruzadas entre los haces de filamentos formando una estructura resistente. También unen los filamentos a los microtúblos, a los filamentos de actina y a estructuras adherentes de los desmosomas 
Microtúbulos 
Son huecos y son más rígidos que los filamentos de actina
Papel en la organización celular 
Tienen capacidad de desensamblarse con rapidez en un sitio y reensamblarse en otro
Se originan en el centrosoma (cerca del centro)
Se extienden hacia la periferia celular formando un sistema de guías intracelulares a lo largo de las cuales se desplazan vesículas, orgánulos y otros = guiar el transporte intracelular 
Mitosis: se desensamblan y se reensamblan en el huso mitótico. El huso aporta la maquinaria que permitirá la segregación equitativa de los cromosomas en las dos células hijas antes de la división celular
Forman la parte central de los cilios y los flagelos por un haz organizado y estable
Función organizativa depende de su asociación con proteínas motoras que propulsan orgánulos a lo largo de carriles citoesqueléticos. En los cilios/flagelos están asociados con proteínas motoras que generan el movimiento 
Es formado por subunidades de tubulina que cada una es un dímero compuesto por proteínas globulares denominadas α-tubulina y β-tubulina, unidas por enlaces no covalentes 
Los dímeros unidos forman la pared del microtúbulo cilíndrico hueco = estructura compuesta por 13 protofilamentos paralelos, formado cada uno por una cadena lonal de dímeros alternados (alfa-beta)
Cada protofilamento tiene una polaridad estructural definida, puesto que todas las moléculas de tubulina de los protofilamentos están orientadas en la misma dirección 
El extremo beta-tubulina: extremo +
El extremo alfa-tubulina: extremo –
Derivan de centros organizadores especializados que controlan su número, localización y orientación en el citoplasma = centrosoma. Los centrosomas contienen -tubulina, que es el punto de partida (sitio de nucleación), para el crecimiento del microtúbulo. 
Alfa/beta tubulina se agregan al gama tubulina con el extremo – incluido en el centrosoma y el extremo más orientado hacia afuera (crecimiento).
Centríolos: presentes en el centrosoma como un par, son compuestos por microtúbulos de disposición cilíndrica. Función desconocida, similares a los cuerpos basales (centros-micro-cilios/flagelos)
Los microtúbulos en crecimiento presentan inestabilidad dinámica, la cual deriva de la capacidad de la tubulina hidrolizar GTP. Esto es porque cada dímero libre contiene una molécula de GTP unida que es hidrolizada a GDP después de la adición del microtúbulo en crecimiento. Las moléculas con GTP se unen de manera más eficiente que las con GDP (más laxo) = los dímeros unidos al extremo con GTP tienden a crescer.
Polimerización: se agrega más rápido tubulina do que se hidroliza GTP = casquete de GTP y si es lento pierde la casquete. La hidrólisis de GTP controla el crecimiento de los microtúbulos
Se mantienen por un equilibrio entre el ensamblaje y el desensamblaje. Para no ocurrir la desensamblaje estabilizando el extremo más uniendo a otra molécula o estructura celular = evitar la despolimerización de la tubulina. La estrategia de exploración aleatoria y estabilización selectiva permite el centrosoma y otros centros de nucleación sean organizados.
Fármacos: impiden la polimerización/despolimerización de la tubulina ejercen efecto en la organización del citoesqueleto y en el comportamiento de la célula.
· Colchicina: se une a tubulina y impide su polimerización en microtúblos, desapareciendo el huso que afecta la mitosis. En condiciones normales, el huso mitótico se mantiene por un equilibrio constante entre la adición y la pérdida de subunidades de tubulina. El retículo endoplasmatico colapsa hacia el centro y el Golgi se fragmenta en vesículas pequeñas dispersas en el citoplasma
· Taxol: se une a los microtúbulos e impide que pierdan subunidades = crece mas no se retrae, deteniendo la mitosis
Los microtúbulos estabilizados contribuyen a mantener la organización celular
Polarizada: un extremo difiere estructural o funcionalmente del otro.Ej: células nerviosas
Células nerviosas: los microtúbulos transportan carga a lo largo del axón y es más veloz que en la di-fusión libre
Movimientos saltatorios: participa microtúbulos y microfilamentos. Son generados por proteínas motoras que utilizan ATP y son unidireccionales.
Proteínas motoras: 
Cinesinas: desplazan hacia el extremo más de un microtúbulos; hacia afuera del cuerpo celular
Dineínas: desplazan hacia el extremo menos; hacia el centrosoma
Ambas son dímeros con dos cabezas globulares que se unen a ATP y una sola capa. Desplazan por los microtúbulos por sus cabezas globulares que son ATPasas. Cada una es responsable del transporte de un material distinto y es la cola que determina la carga
Microtubulos contribuyen a la organización de los orgánulos de una célula 
Cilios: el cuerpo basal actúa como centro organizador. Vía respiratoria barre capas de mucus que contienen polvo y células muertas hacia la faringe donde son deglutidas y eliminadas por el organismo; trompas uterinas contribuyen a desplazar el óvulo. 
Tanto los cilios cuanto los flagelos tienen nueve dobletes de microtúbulos en forma anular alrededor de un par de microtúbulos simples ( 9+2).
Proteína motora dineína ciliar provoca el movimiento de incurvación de la parte parte central. La ondulación de un cilio depende de un ciclo repetitivo de movimientos que consisten en un golpe de potencia seguido de un de recuperación
Defecto en la dineína ciliar: síndrome de Kartagener. Hombres infértiles, porque sus espermatozoides son inmóviles y infecciones bronquiales
Filamentos de actina/microfilamentos
Son polímeros helicoides bicatenarios de la proteína actina
Su mayor concentración corresponde a la corteza celular, debajo de la membrana plasmática
Sin los ellos la célula no podría desplazarse a lo largo de una superficie, englobar una particula (fagocitosis) ni dividirse
Asociados pueden formar microvellosidades del ribete en cepillo que tapizan el intestino; pequeños haces contráctiles del citoplasma; el anillo contráctil y protusiones en el borde activo de un fibroblasto en movimiento. 
Son más delgados, flexibles, cortos y números (longitud) que los microtúbulos 
 (
Microvellosidades
Haces
 
contráctiles
 (citoplasma)
Proyecciones laminares (
lamelipodios
) y digitiformes
 (
filopodios
)
Anillo
 contráctil
)
Bibliografía
Alberts, B., 2021. Introducción a la biología celular. 4th ed. Buenos Aires, Madrid [etc.] :Panamericana.