1 Citoesqueleto y movimiento no muscularDra. Judith García de Rodas Salón 207
2 Objetivos El estudiante al final de la actividad podrá:Diferenciar los filalmentos del citoesqueleto por su estructura química y función. Explicar la organización de las moléculas que conforman el citoesqueleto. En el laboratorio: Describir la forma microscópica de las células que se mueven por flagelos o cilios. Diferenciar células flageladas y ciliadas.
3 ¿Qué es el CITOESQUELETO?Un complejo de filamentos y túbulos interconectados que se extienden a lo largo del citosol, desde el núcleo hasta la cara interna de la membrana plasmática
4 Funciones del citoesqueleto:Mantiene la estructura arquitectónica a las células, Es responsable de manteter la organización interna de la célula, Permite a la célula adoptar diferentes formas, Favorece el movimiento celular, organelos y moléculas Adherencia celular
5 Otras funciones del citoesqueletoMantiene la posicion y ayuda al movimiento organelos dentro del citosol Desplazamiento en microtúbulos Corriente citoplasmática Desplazamiento de vesículas Contracción de fibra muscular Relacionado a procesos de señalización celular Relacionado con las uniones entre células
6 Características del citoesqueletoA diferencia de un duro y fijo esqueleto, el cito esqueleto tiene una naturaleza dinámica y plástica
7 Principales elementos estructurales del citoesqueletoMicrotúbulos Sus monomenoros o proteínas estructurales son las tubulinas Filamentos Intermedios Constituidos de una gran varidad de proteínas fibrosas Microfilamentos: Cuyos monómeros o proteínas estructurales son la actina y miosina Microtúbulos Filamentos intermedios Microfilamentos
8 Características de los elementos del citoesqueletoMicrotúbulos Filamentos intermedios Microfilamentos Estructura Tubo hueco con pared formada por 13 protofilamentos 8 protofilamentos unidos extremo a extremo (escalonados) 2 cadenas de actina entrelazadas Diámetro Exterior: 25 nm Interior: 15 nm 8-12 nm 7 nm Monómeros Tubulina a Tubulina b Varios tipos de proteínas G- actina
9 Similitudes y diferencias de los elementos del citoesqueletoMicrotúbulos Filamentos intermedios Microfilamentos Polaridad Extremos (+), (-) Sin polaridad conocida Funciones Axonema: motilidad celular Citoplasma: organización y mantener forma Movimiento cromosomas Movimiento de organelos Soporte estructural Mantener forma célula Lámina nuclear Reforzar axones Fibras musculares en registro Contracción muscular Movimiento Ameboide Locomoción celular Corriente citoplásmica Citocinesis
10 Filamentos Intermedios (IF)Diámetro aproximado: 8-12 nm, Dan soporte estructural y resistencia a la tracción mecánica , Más estables y menos solubles que los otros componentes del citoesqueleto, por lo que sirven de andamiaje para el soporte del mismo. Se agrupan en diferentes clases en base a similitud de la secuencia de aminoácidos de las proteínas que los estructuran, Utilidad: diagnóstico del cáncer, las células tumorales mantienen sus filamentos intermedios (IF) característicos del tejido donde se ha originado
11 Importancia de los IF Son dinámicosSe localizan en lugares sometidos a estrés mecánico (resistentes a la tensión) desmosomas y hemidesmosomas Son dinámicos Lámina nuclear se fosforila y la envoltura nuclear se desensambla durante mitosis o meiosis
12 Clases de Filamentos intermediosProteína del IF Tejido Función I Citoqueratinas ácidas epitelial Resistencia mecánica II Citoqueratinas básicas III Vimentina Fibroblastos, células de origen mesenquimal, cristalino Mantener la forma de la célula Desmina Células musculares (m. liso) Soporte estructural Proteína GFA Células gliales y astrocitos Mantener la forma de la célula IV P. de neurofilamentos (L, M y H) Sistema nervioso central y periférico Rigidez y determinar tamaño de axón V Láminas nucleares (A, B y C) Todos los tipos celulares Forma al núcleo y andamiaje cromat. VI Nestina Células madre nerviosas (embrionario) desconocida
13 Formación de dimeros de FI2 polipéptidos se enrollan uno sobre otro y forman una hélice, 2 dímeros se alinean lateralmente, forman un protofilamento tetramérico Los protofilamentos se alinean por sus extremos Se forma el filamento ensamblado con 8 protofilamentos
14 Los Microtúbulos Ensamblaje de los microtúbulosElementos más grandes del citoesqueleto Son cilindros rectos y huecos Pared formada por 13 protofilamentos Protofilamento formado por hetero dímeros de a y b tubulina Ensamblaje de los microtúbulos La orientación de los dímeros de tubulina es la misma en todos los protofilamentos del microtúbulo, esto les confiere polaridad (extremo + y -)
15 Inestabilidad dinámica de microtúbulosPara la polimerización, los heterodímeros deben estar unidos a GTP Se forma un casquete de tubulina GTP y ocurre mayor polimerización Extremo menos Terminación Acortamiento de los microtubulos Si la concentración de tubulina es baja, se favorece hidrólisis de GTP a GDP Desaparece el casquete GTP El microtúbulo se acorta Gran concentración de tubulina
16 Ensamblaje de los microtúbulosComprende 3 momentos: Nucleación: Dímeros de tubulina se agregan para formar oligómeros que constituyen un núcleo Etapa lenta
17 2. Elongación El microtúbulo crece por la adición de tubulinas en sus extremos Más rápida 3. Equilibrio: Ocurre polimerización y despolimerización a igual velocidad (rápida)
18 Resumen del ensamblaje de los microtúbulosFase de nuclaciòn Fase de elongación Fase de nucleación Subundades de microtúbulos estabilizándose Extremo menos Extremo mas Dimeros de alfa y bera tubulina Unión de dímeros
19 Origen de los microtúbulosEn la mayoría de células, los microtúbulos parten de un centro organizador microtubular (COMT) que puede ser el centrosoma o cuerpo basal, que funciona como: Lugar donde inicia ensamblaje de microtúbulos Punto de anclaje para el extremo menos del microtúbulo (polaridad de la célula)
20 Centros organizadores de microtúbulosCentrosoma En células animales y vegetales inferiores cerca del centro de la célula (centrosfera) Compuesto por 2 centriolos (diplosoma) rodeados de material pericentriolar
21 Centros organizadores de microtúbulosCentrosoma En células animales y vegetales inferiores, se localiza cerca del centro de la célula (centrosfera) Compuesto por 2 centriolos (diplosoma) rodeados de material pericentriolar
22 Polaridad de los microtúbulos en las célulasComprende el polo negativo de donde se origina (extremo -) y el positivo todo cuanto se alarga (extremo +) Estremo + Cuerpo basal centrosoma Microtúbulos del citoesqueleto del glóbulo rojo Célula epitelial Axón de la neugona Centrosoma
23 Citoesqueleto y microtúbulosDra. Judith García de Rodas Salón 207
24 Centriolo: Formado por 9 tripletes de microtúbulos, giran sobre sí mismos y tienen polaridad (extremos distal y proximal) Los tripletes se unen mediante la proteína nexina (A con C) En el extremo proximal tiene una estructura de nueve radios (rueda de carro) Microtúbulo Centriolo Estructura del centriolo Nexina une a microtúbulos
25 Cuerpo basal Origina microtúbulos que estructuran a los cilios y flagelos de las células eucariotas Poseen la misma estructura que los centriolos
26 MAPS motoras (dineinas y Cinescinas)Moléculas Función típica Dineína citoplásmica Movimiento hacia el extremo menos del microtúbulo Dineína del axonema Activación del deslizamiento en los microtúbulos flagelares Quinesinas Movimiento hacia el extremo más del microtúbulo
27 Gama tubulina (g) El ensamblaje de microtubulos requiere de tubulina g (tubulina gama) En vegetales superiores no existen centriolos, sus microtúbulos parten del material pericentriolar Los centriolos no son imprescindibles para la formación de COMT g
28 MAPS motoras Se movilizan utilizando hidrólisis de ATPPoseen cabeza globular con función de ATPasa La dineína requiere de un adaptador para unirse al orgánulo o vesícula
29 MAPS motoras (dineinas y Cinescinas)Moléculas Función típica Dineína citoplásmica Movimiento hacia el extremo menos del microtúbulo Dineína del axonema Activación del deslizamiento en los microtúbulos flagelares Quinesinas Movimiento hacia el extremo más del microtúbulo
30 Movimientos dependientes de los microtúbulosIntracelular Movimieto de sustancias Celular (cilios y flagelos) De cromosomas Desplazamiento de vesículas y organelos
31 Movimiento intracelularLos microtúbulos permiten el desplazamiento de vesículas y organelos. El trabajo mecánico depende de proteínas motoras asociadas a los microtúbulos (MAPS motoras)
32 Movimiento anafásico de cromosomasCélula interfásica Durante la división celular , los microtúbulos de la interfase se disgregan y se reensamblan para formar el Huso mitótico. La duplicación del centrosoma forma 2 centros organizadores de microtúbulos, que migran hacia polos opuestos del huso mitótico. 1 centrosoma Núcleo interfásico Duplicación Del centrosoma
33 Tipos de microtúbulos Centrosoma Microtúbulos cinetocóricos cinetocoroMicrotúbulos astrales Centrosoma Mictrotúbulos polares Cromosoma
34 Microtúbulos del huso mitóticoTipo de microtúbulo Funciones Cinetocórico Unirse al cromosoma y desplazarlo Astral Atraer a los centrosomas hacia los polos Polar Estabiliza el huso y separar los centrosomas
35 MAPS motoras: Se movilizan utilizando hidrólisis de ATPMicrotúbulo Quinesina Dineína Se movilizan utilizando hidrólisis de ATP Poseen cabeza globular con función de ATPasa
36 Dineina: requiere de un adaptador para unirse al orgámulo o vesículaProteína formada por 9-12 cadenas polipeptídicas Posee actividad ATPasa: actúa como enzima hidrolítica frente al ATP en presencia de Ca2+ y Mg2+ El brazo de dineína conecta al microtúbulo A con el microtúbulo B del doblete y lo mueve Desplazamiento hacia el extremo menos
37 Quinesina Otra proteína ATPasa asociada a microtúbulos,Mueve organelos, moléculas y vesículas en dirección al extremo mas, Su estructura es parecida a la dineina, No rquiere adaptador
38 Tipos de microtúbulos del husoMicrotúbulos cinetocóricos Une al cromosoma y lo desplaza Astrales: Atraen cromosomas a los polos Polar: estabiliza el huso y separa los cromosomas
39 Complejo cinetocoro Constituido por la unión de la proteína dineinalocalizada en el extremo menos de los micro túbulos. Dineina
40 Movimiento Ciliar y flagelarEstructuras flexibles en forma de pelos, que tienen un núcleo formado por un haz de microtúbulos capaz de desarrollar movimientos de flexión regulares, que requieren consumo de energía Se originan de un centro organizador de microtúbulos llamado corpúsculo basal (similar al centrosoma). Presentan básicamente la misma estructura (axonema), la diferencia es que los cilios son, generalmente muchos y cortos, mientras los flagelos son pocos, más grueso y largos
41 Estructura del Axonema o Filamento AxialProviene de un centro organizador de MT llamado cuerpo basal Formado por 9 dobletes de microtúbulos que forman la pared y 2 microtúbulos en el centro arreglo (Subfibras A y B) Cada doblete posee 2 microtúbulos El cuerpo basal tiene una estructura 93 +0
42 Organización del axonemaLos 9 dobletes que forman la pared del axonema se unen por filamentos de nexina, que evita el deslizamiento de los microtúbulos, excepto cuando son traccionados por los brazos de dineína 9 dobletes forman la pared, Proviene de un centro organizador de MT llamado cuerpo basal, que tiene una estructura mientras que el axonema posee
43 Estructura del cuerpo basal y del axonemaBrazo externo de dineina Cuerpo Basal Fibra radial Nexina Brazo interno de dineina
44 Movimiento de los microtúbulos mediante dineínaDobletes aislados: la dineína permite el deslizamiento de los microtúbulos Dobletes en flagelos: la dineína solo dobla a los microtúbulos
45 Cilios Células que revisten el tracto respiratorio y los oviductos en vertebrados tienen en la superficie numerosos cilios que impulsan líquidos y partículas en una dirección determinada.
46 Flagelos Existen en los gametos masculinos (espermatozoides) les permite desplazarse El espermatozoide tiene una vaina mitocondrial, La vaina mitocondrial con mitocondrias permiten generar el ATP para el movimiento
47 Movimiento ciliar y flagelarCélula flagelada y ciliada, para enlentecer su movimiento utilizamos lagrimas artificiales. Cilios del aparato respiratorio
48 PREGUNTAS Muchas gracias por su atención
49 LABORATORIO: Observación de células ciliadas en cultivo de microorganismos (agua de charco), a 400 diámetros, Observación de células espermáticas de animal, (movimiento del flagelo)