Citoesqueleto: definición, estructura, componentes, funciones

Una célula es la unidad básica de la vida. Una célula hace el organismo vivo más pequeño. Las características básicas de todo ser vivo es su crecimiento, sensibilidad y reproducción. Una sola célula tiene todas las capacidades para hacerlo. Una célula contiene todos los orgánulos esenciales necesarios para realizar todas las cosas y procesos esenciales. Contiene un Núcleo que es esencial para la transformación de la información del padre a la próxima generación. Una célula contiene: núcleo, aparato de Golgi, mitocondrias, lisosomas, retículo endoplásmico y citoesqueleto.

El citoesqueleto es una red elaborada de filamentos de proteína asociados presentes en el citoplasma de todas las células. En 1903 Nikolai K.Koltsov acuñó el término citoesqueleto. Está situado entre la membrana de la célula y el núcleo celular.

Se compone de tres componentes clave
1. Microtúbulos
2. Microfilamentos y
3. Filamentos intermedios

Los tres componentes anteriores son capaces de crecer o desmontarse dependiendo de los requisitos de la celda.

microtúbulos 

Estos son tubos diminutos, huecos y redondos. Su diámetro de unos 24 nm. Son huecos y el espacio interior de los microtúbulos se conoce como “Lumen”. Se forman a partir de dímeros de tubulina solubles. La tubulina soluble es un heterodímero de la tubulina alfa y la tubulina beta.

Un microtúbulo se compone de 10 a 15 protofilamentos (en las células de mamíferos, 13 protofilamentos forman un microtúbulo). Estas son estructuras muy dinámicas, lo que revela que pueden cambiar rápidamente. Siguen creciendo rápidamente debido a la polimerización o se contraen rápidamente debido a la despolimerización.

Los microtúbulos juegan un papel vital en el movimiento celular, el transporte intracelular y la división celular.

movimiento celular 

• Los cuerpos basales son un grupo especial de microtúbulos que forman protuberancias desde la superficie celular y provocan el movimiento celular.
• Si las protuberancias son cortas y numerosas, se denominan “cilios”.
• Si las protuberancias son largas y menos, se llaman «Flagella».

transporte intracelular 

• Los microtúbulos transportan orgánulos y vesículas unidas a la membrana.
• Este proceso es impulsado por proteínas motoras como la dineína. Estas proteínas motoras unen las vesículas de transporte a los microtúbulos y filamentos de actina y provocan el transporte intracelular.
• Los microtúbulos contienen 2 extremos, el extremo más (+) y el extremo menos (-). El extremo positivo (+) de los microtúbulos está en la periferia de las células, y el extremo negativo (-) está unido al centrosoma.
• El microtúbulo utiliza proteínas motoras como cinesinas (presentes en el extremo positivo) y dineínas (presentes en el extremo negativo) para transportar orgánulos y vesículas en direcciones opuestas en el citoplasma.

División celular 

• Los microtúbulos juegan un papel importante en el ciclo celular: organizan los componentes celulares y los dividen en dos.
• Los microtúbulos juegan un papel vital en la división celular (tanto en la meiosis como en la mitosis) y son los principales componentes de los husos mitóticos, que separan los cromosomas durante la división celular.

 microfilamentos

• Estos son filamentos de proteínas similares a hilos con un diámetro de 3-5 nm. Están específicamente presentes en las células musculares.
• Los microfilamentos están compuestos por subunidades de la proteína actina.
• La proteína actina en estos filamentos es responsable de la contracción muscular.
• La actina existe en dos formas diferentes: actina globular (actina G) y actina fibrosa (actina G)

actina G 

• La actina globular (actina G) es una sola string polipeptídica y su peso molecular es de unos 42 kilo Daltons. 
• Tiene una disposición aproximadamente globular.
• La disposición globular de las moléculas está equilibrada debido al sitio de unión de calcio de alta afinidad en el monómero de actina G.  
• La actina G también contiene el sitio de unión de ATP por monómero.

F-actina 

• Un grupo de monómeros de actina G forma un polímero de actina F filamentoso. 
• Los filamentos de actina F contienen dos ensamblajes helicoidales de actina G.  
• Estos ensamblajes de actina G están enrollados unos alrededor de otros, con 13,5 subunidades por cada vuelta. 
• Los filamentos de actina F se identifican mediante diferentes tipos de técnicas de tinción de inmunofluorescencia.

Los microfilamentos son responsables de los movimientos celulares como el deslizamiento, la contracción, la citocinesis

Filamentos intermedios

Estos filamentos tienen un diámetro de unos 10 nm y proporcionan resistencia a la tracción a la célula. Ayudan en la formación de neurofilamentos y queratinas.

Hay cinco tipos de filamentos intermedios:

Queratinas tipo I y II: estas queratinas existen en formas ácidas y básicas respectivamente. Los filamentos intermedios de queratina juegan un papel importante en la formación de uniones. Estas uniones pueden unir células o unir células y arrays.

Tipo III: vimentina y desmina: la vimentina es un tipo de proteína estructural y se encuentra en los glóbulos blancos (WBC), las células del músculo liso y los fibroblastos. La vimentina juega un papel vital en la celebración de orgánulos en el citoplasma. mientras que la desmina es una proteína estructural presente en los músculos esqueléticos, cardíacos y lisos.

Tipo IV: estos son de 3 tipos NF-L, NF-M y NF-H (aquí NF denota neurofilamentos y L: ligero, M: medio, H: pesado). Estos son polímeros de proteínas abundantemente presentes en el citoplasma de las neuronas.

Tipo V- Laminas: Las laminas son importantes proteínas arquitectónicas presentes dentro de la membrana nuclear de las células eucariotas. Ayudan en la estabilidad mecánica y también juegan un papel importante en la unión de proteínas y cromatina.

El citoesqueleto también está compuesto por algunas proteínas motoras :

• Cinesinas: estas proteínas se mueven a través de los microtúbulos que transportan los componentes celulares. Arrastra los orgánulos a través de la membrana celular.
• Dineínas- Estas arrastran los orgánulos celulares hacia el núcleo.
• Miosina: se interrelacionan con la proteína actina y son responsables de las contracciones musculares. También realizan exocitosis, endocitosis, citocinesis.

Funciones del citoesqueleto 

1. Proporciona motilidad y soporte mecánico.
2. Mantiene la forma de la célula.  
3. Organiza los organelos.  
4. Ayuda en el transporte de moléculas.
5. Señalización célula-célula
6. División celular.

Preguntas conceptuales

Pregunta 1: Los cilios en los bronquios eliminan los microbios y otros desechos a través de su acción ciliar, ¿cuál de los siguientes componentes del citoesqueleto es responsable de este movimiento?

Responder:

Los cilios y los flagelos surgen de los cuerpos basales. Los cuerpos basales son un grupo especial de microtúbulos que forman protuberancias de la superficie celular que provocan el movimiento celular. Si las protuberancias son cortas y numerosas se denominan “cilios”. Si las protuberancias son largas y menos, se denominan «Flagelos».

Pregunta 2: ¿Qué tipo de filamentos intermedios están presentes en las células cardíacas y el citoplasma de las neuronas?

Responder:

La desmina es una proteína estructural presente en los músculos esqueléticos, cardíacos y lisos. Desmin isType-III filamentos intermedios.

Tipo IV : estos son polímeros de proteínas abundantemente presentes en el citoplasma de las neuronas. Estos son de 3 tipos NF-L, NF-M y NF-H (aquí NF denota neurofilamentos y L: ligero, M: medio, H: pesado). 

Pregunta 3: ¿Qué es el citoesqueleto?

Responder:

El citoesqueleto es una red de malla de filamentos de proteína asociados presentes en el citoplasma de todas las células. Está situado entre la membrana de la célula y el núcleo celular.

Se compone de tres componentes clave:
1. Microtúbulos
2. Microfilamentos y
3. Filamentos intermedios

Los tres componentes anteriores son capaces de crecer o desmontarse dependiendo de los requisitos de la celda.

Pregunta 4: ¿La malformación de los filamentos intermedios afecta a cuál de las siguientes funciones?

Responder:

• El movimiento celular, la división celular y el transporte intracelular son las funciones de los microtúbulos.
•  Tipo I y II: los filamentos intermedios de queratina juegan un papel importante en la formación de uniones. Estas uniones pueden unir células o unir células y arrays.

Pregunta 5: ¿Defecto genético en la formación de qué estructuras del citoesqueleto afecta?  

Responder:

Los microfilamentos se encuentran específicamente en las células musculares. Los microfilamentos están compuestos por subunidades de la proteína actina. La proteína actina en estos filamentos es responsable de la contracción muscular. Por lo tanto, el defecto genético en la formación de estas estructuras del citoesqueleto afecta la contracción muscular.

Pregunta 6: ¿Función del citoesqueleto?

Responder:

El citoesqueleto realiza las siguientes funciones.

• Proporciona motilidad y soporte mecánico. 
• Mantiene la forma de la célula.   
• Organiza los organelos.   
• Ayuda en el transporte de moléculas, señalización célula-célula y división celular.