2. CONCEPTOS
Citoplasma: contenido de una célula que está situado dentro de su
membrana plasmática pero, en el caso de las células eucariontes,
fuera del núcleo.
Citosol: contenido del principal compartimiento del citoplasma, con
exclusión de los orgánulos limitados por membrana. Fracción celular
que queda después de eliminación de las membranas, los
componentes citoesqueléticos y otros orgánulos.
Citoesqueleto: Sistema de filamentos proteicos del citoplasma de
una célula eucarionte que le da su forma y la capacidad de
movimiento dirigido.
3. CITOESQUELETO
Red compleja de filamentos proteicos que se extiende por todo el
citoplasma.
Estructura muy dinámica que se reorganiza de manera continua a medida
que la célula cambia de forma, se divide y responde a su ambiente
Responsable directo de diversos movimientos a gran escala (deslizamiento
sobre una superficie, contracción muscular, cambios de forma celular
durante el desarrollo embrionario, segregación de cromosomas, etc)
Controla la localización de los orgánulos, además de suministrar la
maquinaria para el transporte entre ellos
Tres filamentos proteicos: Filamentos Intermedios, Microtúbulos y
Filamentos de Actina; cada uno con diferentes propiedades mecánicas y
formados por una subunidad proteica distinta.
4.
5.
6. FILAMENTOS INTERMEDIOS
Gran resistencia a la tensión.
Permiten que las células toleren las fuerzas mecánicas asociadas con
el estiramiento
Son los más resistentes y estables
Forman una red por todo el citoplasma que rodea al núcleo y se
extiende hacia la periferia celular. Suelen estar anclados a la
membrana en el sitio de uniones intercelulares como los
desmosomas; lo que establece una conexión mecánica continua
entre las células en todo el tejido
También forman la lámina nuclear
7. Red sólida y resistente
Cuerdas formadas por hebras largas
y retorcidas de proteínas fibrosas
con una cabeza globular N-terminal,
una cola globular C-terminal y un
dominio bastoniforme alargado
central
Los dominios bastoniformes son
similares en tamaño y secuencia de
aminoácidos, cuando se agrupan
siempre forman filamentos de un
diámetro y una estructura interna
similares.
Las cabezas y las colas globulares
varían mucho y al encontrarse
expuestas en la superficie del
filamento interactúan con otros
componentes del citoplasma.
8. FILAMENTOS INTERMEDIOS
Son muy abundantes en los axones de las células nerviosas, células
musculares y epiteliales.
Se agrupan en 4 clases:
Filamentos de Queratina en las células epiteliales
Filamentos de Vimentina y relacionados (Células del tejido conectivo,
muscular y glíal)
Neurofilamentos de las células nerviosas
Láminas nucleares
9. EPIDERMÓLISIS AMPOLLAR SIMPLE
Mutaciones en los genes de la queratina interfieren con la formación
de filamentos de queratina en la epidermis piel muy vulnerable a
las lesiones mecánicas
10. FILAMENTOS INTERMEDIOS
Muchos de los filamentos intermedios son estabilizados y reforzados
aun más por proteínas accesorias (Plectina) que forman uniones
cruzadas entre los haces de filamentos formando una estructura
resistente.
Además de mantener juntos los haces de filamentos intermedios
estas proteínas unen los filamentos intermedios a los Microtúbulos,
a los filamentos de actina y a estructuras adherentes de los
desmosomas.
11. FILAMENTOS INTERMEDIOS
Lámina Nuclear:
Proteínas llamadas laminas, que
forman una red bidimensional.
Se desensamblan y se vuelven a
formar en cada división celular.
Esto es controlado por
fosforilación y desfosforilación
de las laminas por
proteincinasas.
12. PROGERIA
Laminopatía asociada a mutaciones
en el gen LMNA.
Disrupción del ensamblaje normal de
la envoltura nuclear, la función
nuclear y la lámina nuclear. Efecto
profundo en la integridad del tejido
conectivo.
Crítico para el soporte nuclear y para
la organización de la cromatina.
Núcleos con alteraciones
estructurales como herniaciones y
lóbulos. Molecularmente presentan
un defecto en el mecanismo de
reparación del ADN
13. MICROTÚBULOS
Tubos proteicos huecos, largos y relativamente rígidos,
que tienen la capacidad de desensamblarse con rapidez
en un sitio y ensamblarse de nuevo en otro. Se
originan en el centrosoma
Se extienden hacia la periferia celular formando un
sistema de guías intracelulares a lo largo de las cuales
se desplazan vesículas, orgánulos y otros componentes
celulares.
En la mitosis los Microtúbulos se desensamblan y luego
se reensamblan en el huso mitótico, que aporta la
maquinaria que permitirá la segregación equitativa de
los cromosomas
También pueden formar estructuras permanentes:
cilios y flagelos
La función organizativa de los Microtúbulos depende
de su asociación con proteínas accesorias sobre todo
motoras que propulsan orgánulos a lo largo de sus
carriles citoesqueléticos
14. MICROTÚBULOS
Subunidades: moléculas de tubulina. Dímero α y β tubulina estrechamente unidas por
enlaces no covalentes.
Los dímeros de tubulina se apilan para formar la pared del microtúbulo cilíndrico
hueco: 13 protofilamentos paralelos
Polaridad estructural (β tubulina extremo + y el opuesto (α) negativo)
15. MICROTÚBULOS: CENTROSOMA
Centrosoma principal centro
organizador de Microtúbulos en las
células animales; controla número,
localización y su orientación en el
citoplasma.
Contienen estructuras anulares
formadas por tubulina y cada anillo
es el punto de partida o sitio de
nucleación para el crecimiento del
microtúbulo.
Contiene un par de centriolos
(constituidos por Microtúbulos cortos
de disposición cilíndrica) función
exacta no conocida
Cuerpos basales: centros
organizadores de Microtúbulos en los
cilios y flagelos
16. MICROTÚBULOS:
INESTABILIDAD DINÁMICA
Los Microtúbulos en crecimiento presentan inestabilidad dinámica:
crecen y se retraen por adición o pérdida de subunidades αβ, debido
a la capacidad intrínseca de las moléculas de tubulina de hidrolizar
GTP.
Cada dímero de tubulina libre contiene una molécula de GTP
estrechamente unida que es hidrolizada a GDP poco después de la
adición de la subunidad a un microtúbulo en crecimiento.
Las moléculas de tubulina asociadas a GTP se agrupan de manera
eficiente, mientras que las moléculas de tubulina portadoras de GDP
tienen una conformación distinta y se unen más laxamente entre sí
17.
18. MICROTÚBULOS:
INESTABILIDAD DINÁMICA
La inestabilidad relativa de los Microtúbulos les permite presentar
un remodelado rápido, característica crucial para su función.
Es posible evitar su desensamblaje si su extremo + es estabilizado de
manera permanente por unión a otra molécula o estructura celular.
Fármacos que impiden la polimerización o la despolimerización de la
tubulina: Colchicina, taxol, vincristina, vinblastina
19. MICROTÚBULOS: PROTEÍNAS MOTORAS
Los orgánulos rodeados de membrana y las
vesículas se desplazan con movimiento
saltatorio.
Tanto los Microtúbulos como los filamentos de
actina participan de los movimientos de las
células eucariontes.
Generados por proteínas motoras que utilizan
ATP y viajan sostenidamente a lo largo de
filamento de actina o del microtúbulo en una sola
dirección. Al mismo tiempo estas proteínas
motoras también se unen a otros componentes
celulares y así transportan carga a lo largo de los
filamentos.
2 familias de proteínas motoras que se desplazan
en los Microtúbulos citoplasmáticos: cinesinas
(hacia el extremo más de un microtúbulo) y las
dineínas (hacia el extremo menos)
20. MICROTÚBULOS: CILIOS Y FLAGELOS
Los cilios y flagelos están formados por microtúbulos estables movidos por la dineína ciliar. Disposición
“9+2”
Cilios: estructuras piliformes 0.25 um de diámetro, cubiertas de membrana plasmática, que parten de la
superficie de varios tipos de células eucariontes, contienen una porción central formada por un haz de
microtúbulos estables que crecen a partir de un cuerpo basal localizado en el citoplasma, el cuerpo basal
actúa como centro organizador del cilio.
Los flagelos que impulsan a los espermatozoides y a muchos protozoos presentan una estructura interna
similar a la de los cilios pero son mucho más largos. Los flagelos desplazan a toda la célula a través de un
medio líquido
24. Disquinesia ciliar primaria
Enfermedad autosómica recesiva que
afecta a la estructura de cilios y flagelos,
por defectos ultraestructurales de la
Dineína ciliar. Mutaciones en dos genes,
DNAI1 y DNAH5, cromosoma 5p
Infecciones respiratorias recurrentes,
infertilidad, situs inverso.
SÍNDROME DE KARTAGENER
25. FILAMENTOS DE ACTINA
Esenciales para movimientos, sobre todo los relacionados con la
superficie celular.
Al igual que los microtúbulos muchos filamentos de actina son
inestables pero también pueden formar estructuras celulares
estables, como el aparato contráctil del músculo.
Se asocian con proteínas fijadoras de actina, que posibilitan que los
filamentos cumplan diversas funciones celulares.
26. FILAMENTOS DE ACTINA
Más delgados, más flexibles y más
cortos que los microtúbulos. 7nm
de diámetro. Mucho más
numerosos.
Haces con uniones cruzadas o
redes cuya resistencia es mucho
mayor que la de los filamentos
aislados.
Cada filamento es una cadena
retorcida de moléculas globulares
de actina idénticas, que apuntan
en la misma dirección a lo largo
del eje de la cadena. Polaridad
estructural con un extremo+ y un
extremo -
28. FILAMENTOS DE ACTINA
La actina y la tubulina se
polimerizan por mecanismos
similares, en este caso usa ATP
29. FILAMENTOS DE ACTINA
La mitad de la actina está ensamblada en filamentos y la otra mitad
se halla en forma de monómeros en el citosol.
Timosina y profilina se unen a estos monómeros lo que les impide
agregarse a los extremos de los filamentos de actina
Forminas y las proteínas relacionada con actina promueven su
ensamblaje
Asimismo existen proteínas fijadoras unidas a los filamentos
ensamblados, controlando su comportamiento.
Mantener haces paralelos en las microvellosidades, formar
enlaces cruzados, propiedad de gel, fragmentadoras (gelsolina),
proteínas motoras
30. FILAMENTOS DE ACTINA
La actina se asocia con la miosina y
forma estructuras contráctiles
Todas las proteínas motoras
dependientes de la actina
pertenecen a la familia de la
miosina. Estas proteínas se unen al
ATP y lo hidrolizan lo que aporta la
energía para su movimiento a lo
largo de los filamentos de actina
desde el extremo – al extremo +
Varios tipos de miosina,
predominan miosina I y miosina II
31. FILAMENTOS DE ACTINA
Señales extracelulares controlan la disposición de los filamentos de
actina, lo que permite que la célula reorganice su citoesqueleto en
respuesta al ambiente.
En el caso del citoesqueleto de actina estos reordenamientos
estructurales son desencadenados por la activación de una variedad
de proteínas receptoras incluidas en la membrana plasmática,
después estas señales convergen en el interior de la célula sobre un
grupo de proteínas de unión a GTP: familia de proteínas Rho.
32. FILAMENTOS DE ACTINA:
CONTRACCIÓN MUSCULAR
La miosina del músculo pertenece a la subfamilia miosina II
Deslizamiento de grupos de filamentos de actina de orientación
opuesta entre sí.
Al agruparse los filamentos de actina y de miosina forman un
fascículo, el haz genera una fuerza contráctil
33. FILAMENTOS DE ACTINA:
CONTRACCIÓN MUSCULAR
Unidades contráctiles: sarcómeros (ensamblajes altamente organizados de filamentos de actina y
de miosina II)
Contracción: acortamiento simultáneo de todos los sarcómeros provocado por el deslizamiento de
los filamentos de actina sobre los de miosina sin modificar la longitud de ninguno de ellos
Extensión completa 3um // Contracción completa 2um
34. FILAMENTOS DE ACTINA:
CONTRACCIÓN MUSCULAR
Luego del estímulo contráctil las cabezas
de miosina comienzan a desplazarse a lo
largo del filamento de actina en ciclos
repetidos de unión y separación
Durante cada ciclo una cabeza de
miosina hidroliza un ATP. Esto
determina una serie de cambios
conformacionales de la molécula de
miosina que desplazan el extremo de la
cabeza alrededor de 5 nm a lo largo del
filamento de actina en la dirección del
extremo más.
Este movimiento que se repite con cada
ciclo de hidrólisis del ATP, propulsa
unidireccionalmente la molécula de
miosina a lo largo del filamento de
actina
Al hacerlo la cabeza de miosina
tracciona al filamento de actina y lo
hace deslizar contra el filamento de
miosina. La acción coordinada de
muchas cabezas de miosina provoca la
contracción del sarcómero
Completada la contracción el contacto
entre las cabezas de miosina y los
filamentos de actina cesa por completo
y el músculo se relaja
Cada cabeza de miosina se puede unir a
la actina y separarse de ésta alrededor
de 5 veces por segundo, lo que permite
que los filamentos de actina y de
miosina se deslicen entre sí a una
velocidad de hasta 15um por segundo.
36. FILAMENTOS DE ACTINA:
CONTRACCIÓN MUSCULAR
La interacción molecular generadora de fuerza entre los filamentos de actina y miosina sólo tiene
lugar cuando el músculo esquelético recibe una señal proveniente del sistema nervioso.
Esta excitación eléctrica se propaga en milisegundos a lo largo de una serie de tubos
membranosos: túbulos transversos (o túbulos T).
Después la señal eléctrica se transmite al retículo sarcoplasmático: que rodea a cada miofibrilla
como una funda reticular y contiene una concentración elevada de Ca2+ y en respuesta a la
excitación eléctrica aferente gran parte de este calcio es liberado al citosol a través de canales
iónicos que se abren en la membrana del retículo sarcoplasmático como consecuencia del cambio
del voltaje a través de la membrana plasmática
38. FILAMENTOS DE ACTINA:
CONTRACCIÓN MUSCULAR
En el músculo el Ca2+ interactúa con un interruptor molecular compuesto
por proteínas accesorias especializadas estrechamente asociadas con los
filamentos de actina.
Tropomiosina: rígida y bastoniforme que se une al surco de la hélice de
actina superponiéndose a siete monómeros, que impide que las cabezas de
miosina se asocien con el filamento de actina
Troponina es un complejo que contiene una proteína sensible al Ca2+ que
se asocia con el extremo de una molécula de tropomiosina. Cuando
aumenta el nivel citosólico de calcio este se une a la troponina e induce un
cambio en su conformación, que determina a su vez que las moléculas de
tropomiosina modifiquen ligeramente su posición, lo que permite q las
cabezas de miosina se unan al filamento de actina y desencadenen la
contracción
