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Tema 9
 Toda la porción citoplasmática que carece de
estructura y constituye la parte líquida del
citoplasma, recibe el nombre de citosol por su
aspecto fluido
 Consiste en una serie de fibras
que da forma a la célula, y
conecta distintas partes celulares,
como si se tratara de vías de
comunicación celulares.
 Red de filamentos proteicos que
se extienden a través del
citoplasma de todas las células
eucariotas
 Se refiere a un grupo de estructuras
citoplasmáticas formadas por proteínas
filamentosas
 La organización interna y el movimiento
celular dependen de los elementos del
citoesqueleto que constituyen algo
equivalente a los músculos y los huesos
de la célula
 La mayoría de las células eucariotas
tienen forma definida y un alto grado
de organización interna pero pueden
cambiar de forma en su interior a fin de
redistribuir diversos organelos y en
ocasiones migrar de un sitio a otro
Funciones del citoesqueleto
Durante el desarrollo embrionario los órganos se forman
por migración de células simples o grupos de células de
partes distantes del embrión
En el organismo adulto se da el movimiento de células
simples en respuesta a un agente extraño (infección) o la
migración celular descontrolada (cáncer)
Motilidad: uno de los logros mas importantes
de la evolución
Forma celular:
La contracción de las células musculares
La elongación de los axones nerviosos
La formación de caveolas en la superficie celular
La citocinesis durante la división celular.
Movimientos que ocurren en el citoplasma:
• La ciclosis
• Transporte de vesículas
Motilidad:
CITOESQUELETO: actina, filamentos intermedios y microtúbulos
Fibroblastos humanos en cultivo.
Inmunodetección de fibronectina (FITC, fluoresceína, verde),
tinción de actina (faloidina-TRITC, rodamia, rojo),
y núcleos (Hoechst, azul).
Microfilamentos: Estructura
-–
+
–
+
Microfilamentos: Recambio molecular in vitro
Microfilamentos: Recambio molecular in vitro
“Treadmilling”
Microfilamentos: Recambio molecular in vivo
MICROTUBULOS
Responsables de varios movimientos celulares:
• Cilios y flagelos
• Transporte de vesículas en el citoplasma
• Movimientos amiboideos
• Movimientos anafásicos
Estructura de los microtúbulos
ESTRUCTURA DE CILIOS Y FLAGELOS
MOVIMIENTO DE CILIOS Y FLAGELOS
Axonema
PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS: ESTRUCTURA DE
DINEINAS Y KINESINAS
LAS PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS Y LA DISTRIBUCION
DE ORGANELOS
RETICULO
ENDOPLASMICO GOLGI
MICROTUBULOS
GOLGI
MBoC
Alberts 3rd
Edition
Azul: Microtúbulos
Rojo: Mitocondrias
Verde: Núcleo
Verde: Microfilamentos
Rojo: Mitocondrias
Azul: Núcleo
MICROFILAMENTOS, MICROTUBULOS Y LA DISTRIBUCION DE
ORGANELOS
MICROTUBULOS
-ESTRUCTURA, ENSAMBLADO E INESTABILIDAD DINAMICA:
Se forman por polimerización reversible de dímeros de
tubulina (α, β). Pueden sufrir continuos ciclos de ensamblado
y desensamblado como resultado de la hidrólisis de GTP tras
la polimerización (inestabilidad dinámica).
-Los microtúbulos se extienden desde el centro organizador
de microtúbulos (centrosoma), situado en el centro de la
célula. En células animales éste contiene un par de centríolos
rodeados de material pericentriolar, en el que se inicia el
crecimiento de los microtúbulos (extremo -).
Movimiento anafásico
- Dos familias principales. Las KINESINAS, que se
mueven hacia el extremo +, y las DINEINAS, hacia el
extremo -. Intervienen en el transporte vesicular, de
orgánulos y en la separación de cromosomas en la
anafase.
- CILIOS Y FLAGELOS: Son extensiones
permamentes de la membrana plasmática edificadas
a partir de microtúbulos. Su movimiento resulta de el
deslizamiento de microtúbulos adyacentes,
impulsado por la acción de dineínas.
PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS
PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS: DINEINAS Y
KINESINAS
Mecanismos que permiten el movimiento en el citoplasma
Mecanismos que permiten el movimiento en el citoplasma
Desplazamiento en melanóforos
MICROTUBULOS
- Durante la mitosis, los microtubulos se reorganizan
y forman el huso mitótico, responsable de la
separación de los cromosomas.
- Estabilización de los microtubulos y POLARIDAD
CELULAR: Los microtubulos se pueden estabilizar
selectivamente por union a proteínas, lo cual
determina la forma y polaridad de la célula (ej.
axones).
Filamentos de Actina
Proteínas asociadas a
filamentos de actina
CITOCINESIS
Anillo contractil
(Actina y miosina II)
Miosina no muscular
Desplazamiento en fibroblastos
Desplazamiento en fibroblastos
Desplazamiento en fibroblastos
Desplazamiento en fibroblastos
Cell crawling
Microfilamentos: Haces y redes de actina
Haces contráctiles Redes Haces paralelos
Haces y redes de actina
Filamina (280 kd)
Fimbrina (68 kd) α-actinina (102 kd)
40 nm
14 nm
Distribución de los elementos del citoesqueleto
Redes de actina: Unión a la membrana plasmática
Dominio de unión a actina
Cadena β
Cadena α
Dominio de unión a Ca2+
Espectrina (240kd y 220 kd)
Distrofina
Cateninas
Cadherina
Microfilamentos
Membrana
plasmática
Haces de actina: Unión a la membrana plasmática
α-actinina
Filamento de
actina
Vinculina
Talina
Matriz extracelular
Membrana
plasmática
Integrina
Haces de actina: Unión a la membrana plasmática
MICROVELLOSIDADES
Haces y redes de actina: Protusiones temporales
ESTRUCTURA Y ORGANIZACION DE LOS MICROFILAMENTOS
- Ensamblado y desensamblado de los microfilamentos: Los
microfilamentos se forman por polimerización (cabeza-cola) de
actina G formando una hélice de doble cadena. Diversas
proteínas que interaccionan con la actina regulan el ensamblado
y desensamblado de microfilamentos en la célula.
- Organización de los microfilamentos: En las células, los
filamentos de actina son entrecruzados por proteínas de unión a
actina formando haces o redes 3D.
ESTRUCTURA Y ORGANIZACION DE LOS MICROFILAMENTOS
- Asociación de microfilamentos los con la membrana
plasmática: Esta membrana esta recubierta en su parte interna
por una red de filamentos de actina y otras proteínas del
citoesqueleto que determinan la forma de la célula. Los haces
de actina se unen a la membrana en regiones de contacto
intercelular o de adhesión a sustratos.
- Protuberancias de la membrana plasmática: Los
microfilamentos soportan las protuberancias permamentes
(ej. microvilli) o transitorias (ej., en fagocitosis, gemación,
locomoción).
LA MIOSINA II EN LA CONTRACCION MUSCULAR
LA MIOSINA II EN LA CONTRACCION MUSCULAR
ACTINA, miosina y movimiento celular
-CONTRACCION MUSCULAR: En las células musculares, la
Miosina II es una proteína motora que utiliza ATP para
generar fuerzas mecánicas y movimiento. La contracción
muscular resulta del deslizamiento en direcciones
opuestas de los microfilamentos y filamentos de miosina.
- ENSAMBLADOS CONTRACTILES DE ACTINA Y MIOSINA
II EN CELULAS NO MUSCULARES: Son responsables de
diversos movimientos celulares (ej, citocinesis).
ACTINA, miosina y movimiento celular
-MIOSINAS NO CONVENCIONALES: No actúan en procesos de
contracción. Sirven para transportar vesículas de membrana
u orgánulos a lo largo de microfilamentos y generar
corrientes citoplasmáticas (ej., miosina I, miosina V).
- "GATEO CELULAR" (cell crawling): Proceso complejo en el
que se forman extensiones de la membrana plasmática
mediante polimerización de microfilamentos en el borde de
avance de la célula. Estas extensiones se unen después al
sustrato y el borde posterior se retrae sobre el cuerpo celular.
En ambos procesos parecen estar implicados motores tipo
miosina.
CARACTERISTICAS COMUNES A MICROFILAMENTOS Y
MICROTUBULOS
1) Tanto los microfilamentos como los microtúbulos están
constituidos por proteínas globulares con actividad NTPasa
(ATPasa y GTPasa, respectivamente).
2) En ambos casos, ~ 50% de la proteína constituyente se
encuentra en forma soluble y el 50% en forma de filamentos.
3) Forman estructuras MUY DINAMICAS, con un intercambio
rápido de subunidades entre el "pool" soluble y el insoluble
(filamentoso).
CARACTERISTICAS COMUNES A MICROFILAMENTOS Y
MICROTUBULOS
4) Tanto los microfilamentos como los microtúbulos son
estructuras "polarizadas” (extremos distintos).
5) Las estructuras formadas por microtúbulos y/ó
microfilamentos, poseen las capacidades de transportar y generar
fuerzas, por lo que es justo referirse a ellos como
"Citomusculatura".
FILAMENTOS INTERMEDIOS
LOS FILAMENTOS INTERMEDIOS EN LAS
INTERACCIONES CELULA-CELULA Y CÉLULA-MATRIZ
EXTRACELULAR
Desmosomas
Los desmosomas son uniones célula-célula formadas por
proteínas de adhesión asociadas al citoesqueleto de filamentos
intermedios (intracelular). Mantienen la resistencia mecánica.
Hemidesmosomas
Los hemidesmosomas son uniones que mantienen las células
epiteliales unidas a la membrana basal.
Uniones estrechas
Las uniones estrechas sellan las cavidades y restringen el paso de
sustancias entremedio de células. Son muy comunes en el epitelio
intestinal.
Uniones de hendidura
Las Uniones de Hendidura conectan citoplasmas de células vecinas
mediante canales. El tránsito de moléculas es regulado.
Uniones intercelulares
FILAMENTOS INTERMEDIOS
- COMPOSICION: Son polímeros de más de 50 proteínas
diferentes y característicos de tipos celulares. Parecen
proporcionar soporte mecánico a células y tejidos y no
están implicados en el movimiento celular.
- ENSAMBLADO: Los filamentos intermedios se forman a
partir de dímeros de 2 polipéptidos que forman un helicoide
enrollado. Estos se agrupan a su vez en tetrámeros
antiparalelos y en protofilamentos. La agrupación de 8
protofilamentos forma un filamento intermedio de 10 nm,
con una estructura similar a la de una cuerda.
-
FILAMENTOS INTERMEDIOS
- ORGANIZACION INTRACELULAR: Con cierta frecuencia
(aunque no siempre) tienen una distribución coincidente con
la de los microtúbulos. Forman una red que se extiende
desde la zona nuclear hasta la membrana plasmática. En
celulas epiteliales, se unen a la membrana en regiones
especializadas de contacto (desmosomas y
hemidesmosomas). Juegan tambien papeles especializados
en celulas nerviosas y musculares. Las láminas nucleares
están también formadas por filamentos intermedios
Distrofias musculares:
Duchene
Becker
Video
Está formado por una red compleja de filamentos de proteínas.
- Proporciona un marco estructural a la célula, funcionando
como un andamiaje molecular que determina el tamaño y
forma de la célula, así como la organización general del
citoplasma.
Es, en general, una estructura dinámica que regula los
movimientos celulares y la distribución y movimientos de los
orgánulos y otras estructuras citoplasmáticas.
Compuesto por tres tipos principales de filamentos protéicos:
Filamentos de actina (microfilamentos) ≈ 7 nm ∅
Filamentos Intermedios ≈ 10 nm ∅
Microtúbulos ≈ 25 nm ∅
se unen a la membrana plasmática, a los organelos y entre sí
mediante proteínas adaptadoras.
Resumen
 Sus principales funciones del citoesqueleto son:
 Proporcionar el medio para el movimiento celular y del movimiento
intracelular de organelas y otros componentes del citosol
 Proporcionar el soporte estructural para la membrana plasmática y los
orgánulos celulares
 Proporcionar el soporte para las estructuras celulares móviles
especializadas, como cilios y flagelos, responsables de la propiedad
contráctil de las células en tejidos especializados como el músculo
 Compuesto por 4
tipos principales de
filamentos proteicos
Filamentos de actina
Filamentos
intermedios
Microtúbulos
Red microtrabecular
 Finas fibras de proteínas como un hilo de 7 nm
de diámetro.
 Abundantes en células musculares, nerviosas y
epiteliales
 Compuestos predominantemente de un tipo de
proteína contráctil llamada actina.
Principal proteína del citoesqueleto de la
mayoría de las células
 La actina es una proteína que
se asocia espontáneamente
entre si para formar un
polímero lineal denominado
filamento de actina
 Se organizan en estructuras
mas complejas formando
paquetes o redes
 Son mas abundantes debajo
de la membrana plasmática
(forman red)
 Soporte mecánico
 Forma celular
 Movimiento (migración)
 Fagocitosis
 División
 Las moléculas individuales de actina son proteínas globulares
 Cada monómero de actina (actina [G] globular) se une a otras dos
moléculas iguales
 Los monómeros de actina polimerizan (reversible) formando
filamentos (actina [F] filamentosa
 Los filamentos de
actina están
organizados en 2
tipos de
estructuras
Paquetes de actina
 Arreglos paralelos
Redes de actina
 Fibras
entrecruzadas
 Hay dos paquetes de
actina distintos funcional
y estructuralmente, que
contienen diferentes
proteínas de enlace
El primer tipo contiene
filamentos de actina
alineados en paralelo
 Sostiene proyecciones de
la membrana plasmática
Microvellos
 El segundo tipo de de
paquete de actina está
compuesto por filamentos
mas espaciados
 El > espaciamiento entre
filamentos permite a la
miosina (proteína motor)
interactuar con los
filamentos de actina en
esos paquetes
 Permite la contracción del paquete
 La superficie de
muchas células tiene
extensiones basadas
en filamentos de
actina
Movimiento
Fagocitosis
Absorción de nutrientes
 Las extensiones de la
superficie celular basadas en
actina mejor caracterizadas
son los microvellos
involucrados en la absorción
 Células epiteliales de la
superficie intestinal
 1000 por célula (brocha)
 Aumentan la superficie
expuesta del área disponible
para la absorción hasta 10 a 20
veces
 A diferencia de los
microvellos, muchas
extensiones de la
superficie celular se
forman en respuesta a
estímulos fuera de la
célula
 Pseudópodos
Fagocitosis
Su formación y
retracción se basa en el
ensamble y
desensamble de
filamentos de actina Macrófago englobando células
tumorales durante la fagocitosis
 Los filamentos de actina usualmente están asociados
con miosina
 Responsables de muchos tipos de movimiento celular
 La miosina es el prototipo de un motor molecular
 Proteína que convierte la energía química en forma de ATP a
energía mecánica
 Genera fuerza y movimiento
 Las interacciones entre actina y miosina también son
responsables de otros tipos de movimiento en células no
musculares
 División celular
 Las células musculares
están altamente
especializadas para una
sola acción
 Contracción
 Músculo esquelético
 Movimientos voluntarios
 Músculo cardiaco
 Bombeo de sangre del
corazón
 Músculo liso
 Movimientos involuntarios
 Intestino
 Estómago
 Útero, etc.
 El músculo
esquelético
Paquetes de fibras
musculares (células
únicas)
El citoplasma consiste
en miofibrillas
 Paquetes cilíndricos de
dos tipos de filamentos
 Miosina (densos)
 Actina (finos)
 Cada miofibrilla está
organizada como una
cadena de unidades
contráctiles
 Sarcómero
 Los sarcómeros
poseen varias
regiones
Disco Z (extremos)
Banda A (obscura)
Banda I (clara)
 Corresponden a la
presencia o ausencia de
filamentos de miosina
Las bandas I contienen
actina
Las bandas A contienen
actina y miosina
 Los filamentos de actina
(anclados en el disco Z) y
miosina se traslapan en
los extremos de la banda
A
 La región central
 Zona H
 Contiene solo miosina
 Los filamentos de miosina
están anclados en la línea
M
 Durante la contracción muscular cada sarcómero
se acorta acercando los discos Z
No hay cambios en la banda A
Las bandas I y H casi desaparecen
 Esos cambios se explican porque los filamentos
de actina y miosina resbalan unos sobre otros
 Los filamentos de actina se mueven sobre la
banda A y la zona H
 El movimiento de células a través de una
superficie es una forma básica de
locomoción
Movimiento de amibas
Células embrionarias durante el desarrollo
Invasión de tejidos por glóbulos blancos para
controlar infección
Fagocitosis (ver archivo)
Movimiento de células cancerosas (metástasis)
 Todos estos movimientos se basan en las propiedades
del citoesqueleto de actina, además de los
microtúbulos y filamentos intermedios
 Los microtùbulos son tubos
cilíndricos de 20-25 nm en
diámetro.
 Están compuestos de subunidades
de la proteína tubulina, estas
subunidades se llaman alfa y beta.
 Formados por tubulina, en sus dos
formas y , que al unirse, forman
un heterodímero, unidad básica de
los microtúbulos.
 Cada microtubulo se compone de
de 13 protofilamentos, que es una
larga fila hecha de heterodímeros
 actúan como un andamio para determinar la
forma celular
 proveen pistas para que se muevan los
organelos citoplásmicos
 forman las fibras del huso mitótico y miótico
 Forman el esqueleto de cilios y flagelos
 Los filamentos intermedios tienen cerca de 10
nm en diámetro
 proveen fuerza de tensión a la célula. 
 formados por un conjunto de proteínas
específicas para cada tipo celular.
 En las células epiteliales existen filamentos
intermedios formados por vimentina y por
queratinas
 en células musculares predominan los filamentos
de desmina
 A nivel del tejido nervioso, las proteínas que
forman los filamentos intermedios
(neurofilamentos)
 En las células epiteliales del intestino, los
tres tipos de fibras están presentes.
 Los microfilamentos se proyectan dentro
de las vellosidades.
 Los microtubulos crecen del centrosoma a
la periferia de la célula.
 Los filamentos intermedios conectan
células adyacentes a través de
desmosomas. 
Cilios y flagelos
  
 Corte transversal
 Están formados por 9 dupletas
microtubulares y un par de
microtúbulos centrales
 esta estructura se conoce como
axonema y se describe como
9 + 2
 Brazos de dineina adosados a los
microtubulos sirven como
motores moleculares.
 son estructuras digitiformes que pueden
moverse en sincronía
 Los cilios se encuentran en epitelios
especializados en eucariontes.
 Por ejemplo, cilios barren los fluidos sobre
células estacionarias en el epitelio de la
traquea y tubos del oviducto femenino. 
 El  movimiento celular se logra por medio de
cilias y flagelos. 
 son apéndices como látigos que ondulan para mover las
células.
 Son más largos que los cilios
 Brazos de dineina defectuosos causan infertilidad en el
macho y también conducen a problemas del tracto
respiratorio y los senos respiratorios. Abajo hay dos cortes
transversales de la cola de un espermatozoide
 Otro tipo de
estructura formada
por microtúbulos
son los centríolos y
cuerpos basales
que se forman por
la agrupación de 3
semimicrotúbulos en
9 paquetes
distintos, sin
microtúbulos en su
interior, creando la
forma 9 + 0
Componentes
Diámetr
o
Principal proteína Participan de:
Microfilamen
tos
~5nm Actina
Contracción
muscular,
endocitosis ,
migración celular r
Filamentos
Intermedios ~10nm
Citoqueratina
Vimentina
Neurofilamentos
Sustentación ,
desmosomas ,
hemidesmosomas
Microtúbulo ~25nm
Tubulina-α e Tubulina-β
Formación del huso
mitótico
transporte de
vesículas
Esquema de los elementos
del citoesqueleto y el centríolo
Gartner y Hiatt, 1997
Microtúbulos
. Citoesqueleto
. Transporte de sustancias hacia la periferia
. Forman el huso microtubular
. Constituyen los componentes móviles
Microfilamentos
. Citoesqueleto
. Movimiento y estabilización de la membrana
. Cito adherencia
Centríolos
. Organizan la red citoplamática
. Organizan el desarrollo de cilios móviles

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Citoesqueleto

  • 2.  Toda la porción citoplasmática que carece de estructura y constituye la parte líquida del citoplasma, recibe el nombre de citosol por su aspecto fluido
  • 3.  Consiste en una serie de fibras que da forma a la célula, y conecta distintas partes celulares, como si se tratara de vías de comunicación celulares.  Red de filamentos proteicos que se extienden a través del citoplasma de todas las células eucariotas
  • 4.  Se refiere a un grupo de estructuras citoplasmáticas formadas por proteínas filamentosas  La organización interna y el movimiento celular dependen de los elementos del citoesqueleto que constituyen algo equivalente a los músculos y los huesos de la célula  La mayoría de las células eucariotas tienen forma definida y un alto grado de organización interna pero pueden cambiar de forma en su interior a fin de redistribuir diversos organelos y en ocasiones migrar de un sitio a otro
  • 5. Funciones del citoesqueleto Durante el desarrollo embrionario los órganos se forman por migración de células simples o grupos de células de partes distantes del embrión En el organismo adulto se da el movimiento de células simples en respuesta a un agente extraño (infección) o la migración celular descontrolada (cáncer) Motilidad: uno de los logros mas importantes de la evolución Forma celular:
  • 6. La contracción de las células musculares La elongación de los axones nerviosos La formación de caveolas en la superficie celular La citocinesis durante la división celular. Movimientos que ocurren en el citoplasma: • La ciclosis • Transporte de vesículas Motilidad:
  • 7. CITOESQUELETO: actina, filamentos intermedios y microtúbulos
  • 8.
  • 9.
  • 10.
  • 11.
  • 12.
  • 13. Fibroblastos humanos en cultivo. Inmunodetección de fibronectina (FITC, fluoresceína, verde), tinción de actina (faloidina-TRITC, rodamia, rojo), y núcleos (Hoechst, azul).
  • 14.
  • 17. Microfilamentos: Recambio molecular in vitro “Treadmilling”
  • 19. MICROTUBULOS Responsables de varios movimientos celulares: • Cilios y flagelos • Transporte de vesículas en el citoplasma • Movimientos amiboideos • Movimientos anafásicos
  • 20. Estructura de los microtúbulos
  • 21.
  • 22.
  • 23. ESTRUCTURA DE CILIOS Y FLAGELOS
  • 24. MOVIMIENTO DE CILIOS Y FLAGELOS
  • 25.
  • 26.
  • 28. PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS: ESTRUCTURA DE DINEINAS Y KINESINAS
  • 29. LAS PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS Y LA DISTRIBUCION DE ORGANELOS RETICULO ENDOPLASMICO GOLGI MICROTUBULOS GOLGI MBoC Alberts 3rd Edition
  • 30. Azul: Microtúbulos Rojo: Mitocondrias Verde: Núcleo Verde: Microfilamentos Rojo: Mitocondrias Azul: Núcleo MICROFILAMENTOS, MICROTUBULOS Y LA DISTRIBUCION DE ORGANELOS
  • 31.
  • 32.
  • 33. MICROTUBULOS -ESTRUCTURA, ENSAMBLADO E INESTABILIDAD DINAMICA: Se forman por polimerización reversible de dímeros de tubulina (α, β). Pueden sufrir continuos ciclos de ensamblado y desensamblado como resultado de la hidrólisis de GTP tras la polimerización (inestabilidad dinámica). -Los microtúbulos se extienden desde el centro organizador de microtúbulos (centrosoma), situado en el centro de la célula. En células animales éste contiene un par de centríolos rodeados de material pericentriolar, en el que se inicia el crecimiento de los microtúbulos (extremo -).
  • 34.
  • 35.
  • 37. - Dos familias principales. Las KINESINAS, que se mueven hacia el extremo +, y las DINEINAS, hacia el extremo -. Intervienen en el transporte vesicular, de orgánulos y en la separación de cromosomas en la anafase. - CILIOS Y FLAGELOS: Son extensiones permamentes de la membrana plasmática edificadas a partir de microtúbulos. Su movimiento resulta de el deslizamiento de microtúbulos adyacentes, impulsado por la acción de dineínas. PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS
  • 38. PROTEINAS MOTORAS DE MICROTUBULOS: DINEINAS Y KINESINAS
  • 39. Mecanismos que permiten el movimiento en el citoplasma
  • 40. Mecanismos que permiten el movimiento en el citoplasma
  • 42. MICROTUBULOS - Durante la mitosis, los microtubulos se reorganizan y forman el huso mitótico, responsable de la separación de los cromosomas. - Estabilización de los microtubulos y POLARIDAD CELULAR: Los microtubulos se pueden estabilizar selectivamente por union a proteínas, lo cual determina la forma y polaridad de la célula (ej. axones).
  • 52.
  • 53. Microfilamentos: Haces y redes de actina Haces contráctiles Redes Haces paralelos
  • 54. Haces y redes de actina Filamina (280 kd) Fimbrina (68 kd) α-actinina (102 kd) 40 nm 14 nm
  • 55.
  • 56.
  • 57. Distribución de los elementos del citoesqueleto
  • 58. Redes de actina: Unión a la membrana plasmática Dominio de unión a actina Cadena β Cadena α Dominio de unión a Ca2+ Espectrina (240kd y 220 kd)
  • 63. Haces y redes de actina: Protusiones temporales
  • 64. ESTRUCTURA Y ORGANIZACION DE LOS MICROFILAMENTOS - Ensamblado y desensamblado de los microfilamentos: Los microfilamentos se forman por polimerización (cabeza-cola) de actina G formando una hélice de doble cadena. Diversas proteínas que interaccionan con la actina regulan el ensamblado y desensamblado de microfilamentos en la célula. - Organización de los microfilamentos: En las células, los filamentos de actina son entrecruzados por proteínas de unión a actina formando haces o redes 3D.
  • 65. ESTRUCTURA Y ORGANIZACION DE LOS MICROFILAMENTOS - Asociación de microfilamentos los con la membrana plasmática: Esta membrana esta recubierta en su parte interna por una red de filamentos de actina y otras proteínas del citoesqueleto que determinan la forma de la célula. Los haces de actina se unen a la membrana en regiones de contacto intercelular o de adhesión a sustratos. - Protuberancias de la membrana plasmática: Los microfilamentos soportan las protuberancias permamentes (ej. microvilli) o transitorias (ej., en fagocitosis, gemación, locomoción).
  • 66. LA MIOSINA II EN LA CONTRACCION MUSCULAR
  • 67. LA MIOSINA II EN LA CONTRACCION MUSCULAR
  • 68. ACTINA, miosina y movimiento celular -CONTRACCION MUSCULAR: En las células musculares, la Miosina II es una proteína motora que utiliza ATP para generar fuerzas mecánicas y movimiento. La contracción muscular resulta del deslizamiento en direcciones opuestas de los microfilamentos y filamentos de miosina. - ENSAMBLADOS CONTRACTILES DE ACTINA Y MIOSINA II EN CELULAS NO MUSCULARES: Son responsables de diversos movimientos celulares (ej, citocinesis).
  • 69. ACTINA, miosina y movimiento celular -MIOSINAS NO CONVENCIONALES: No actúan en procesos de contracción. Sirven para transportar vesículas de membrana u orgánulos a lo largo de microfilamentos y generar corrientes citoplasmáticas (ej., miosina I, miosina V). - "GATEO CELULAR" (cell crawling): Proceso complejo en el que se forman extensiones de la membrana plasmática mediante polimerización de microfilamentos en el borde de avance de la célula. Estas extensiones se unen después al sustrato y el borde posterior se retrae sobre el cuerpo celular. En ambos procesos parecen estar implicados motores tipo miosina.
  • 70. CARACTERISTICAS COMUNES A MICROFILAMENTOS Y MICROTUBULOS 1) Tanto los microfilamentos como los microtúbulos están constituidos por proteínas globulares con actividad NTPasa (ATPasa y GTPasa, respectivamente). 2) En ambos casos, ~ 50% de la proteína constituyente se encuentra en forma soluble y el 50% en forma de filamentos. 3) Forman estructuras MUY DINAMICAS, con un intercambio rápido de subunidades entre el "pool" soluble y el insoluble (filamentoso).
  • 71. CARACTERISTICAS COMUNES A MICROFILAMENTOS Y MICROTUBULOS 4) Tanto los microfilamentos como los microtúbulos son estructuras "polarizadas” (extremos distintos). 5) Las estructuras formadas por microtúbulos y/ó microfilamentos, poseen las capacidades de transportar y generar fuerzas, por lo que es justo referirse a ellos como "Citomusculatura".
  • 73. LOS FILAMENTOS INTERMEDIOS EN LAS INTERACCIONES CELULA-CELULA Y CÉLULA-MATRIZ EXTRACELULAR
  • 74. Desmosomas Los desmosomas son uniones célula-célula formadas por proteínas de adhesión asociadas al citoesqueleto de filamentos intermedios (intracelular). Mantienen la resistencia mecánica.
  • 75. Hemidesmosomas Los hemidesmosomas son uniones que mantienen las células epiteliales unidas a la membrana basal.
  • 76. Uniones estrechas Las uniones estrechas sellan las cavidades y restringen el paso de sustancias entremedio de células. Son muy comunes en el epitelio intestinal.
  • 77. Uniones de hendidura Las Uniones de Hendidura conectan citoplasmas de células vecinas mediante canales. El tránsito de moléculas es regulado.
  • 79. FILAMENTOS INTERMEDIOS - COMPOSICION: Son polímeros de más de 50 proteínas diferentes y característicos de tipos celulares. Parecen proporcionar soporte mecánico a células y tejidos y no están implicados en el movimiento celular. - ENSAMBLADO: Los filamentos intermedios se forman a partir de dímeros de 2 polipéptidos que forman un helicoide enrollado. Estos se agrupan a su vez en tetrámeros antiparalelos y en protofilamentos. La agrupación de 8 protofilamentos forma un filamento intermedio de 10 nm, con una estructura similar a la de una cuerda. -
  • 80. FILAMENTOS INTERMEDIOS - ORGANIZACION INTRACELULAR: Con cierta frecuencia (aunque no siempre) tienen una distribución coincidente con la de los microtúbulos. Forman una red que se extiende desde la zona nuclear hasta la membrana plasmática. En celulas epiteliales, se unen a la membrana en regiones especializadas de contacto (desmosomas y hemidesmosomas). Juegan tambien papeles especializados en celulas nerviosas y musculares. Las láminas nucleares están también formadas por filamentos intermedios
  • 82. Video
  • 83. Está formado por una red compleja de filamentos de proteínas. - Proporciona un marco estructural a la célula, funcionando como un andamiaje molecular que determina el tamaño y forma de la célula, así como la organización general del citoplasma. Es, en general, una estructura dinámica que regula los movimientos celulares y la distribución y movimientos de los orgánulos y otras estructuras citoplasmáticas. Compuesto por tres tipos principales de filamentos protéicos: Filamentos de actina (microfilamentos) ≈ 7 nm ∅ Filamentos Intermedios ≈ 10 nm ∅ Microtúbulos ≈ 25 nm ∅ se unen a la membrana plasmática, a los organelos y entre sí mediante proteínas adaptadoras. Resumen
  • 84.  Sus principales funciones del citoesqueleto son:  Proporcionar el medio para el movimiento celular y del movimiento intracelular de organelas y otros componentes del citosol  Proporcionar el soporte estructural para la membrana plasmática y los orgánulos celulares  Proporcionar el soporte para las estructuras celulares móviles especializadas, como cilios y flagelos, responsables de la propiedad contráctil de las células en tejidos especializados como el músculo
  • 85.  Compuesto por 4 tipos principales de filamentos proteicos Filamentos de actina Filamentos intermedios Microtúbulos Red microtrabecular
  • 86.
  • 87.
  • 88.
  • 89.
  • 90.
  • 91.  Finas fibras de proteínas como un hilo de 7 nm de diámetro.  Abundantes en células musculares, nerviosas y epiteliales  Compuestos predominantemente de un tipo de proteína contráctil llamada actina. Principal proteína del citoesqueleto de la mayoría de las células
  • 92.  La actina es una proteína que se asocia espontáneamente entre si para formar un polímero lineal denominado filamento de actina  Se organizan en estructuras mas complejas formando paquetes o redes  Son mas abundantes debajo de la membrana plasmática (forman red)  Soporte mecánico  Forma celular  Movimiento (migración)  Fagocitosis  División
  • 93.  Las moléculas individuales de actina son proteínas globulares  Cada monómero de actina (actina [G] globular) se une a otras dos moléculas iguales  Los monómeros de actina polimerizan (reversible) formando filamentos (actina [F] filamentosa
  • 94.  Los filamentos de actina están organizados en 2 tipos de estructuras Paquetes de actina  Arreglos paralelos Redes de actina  Fibras entrecruzadas
  • 95.  Hay dos paquetes de actina distintos funcional y estructuralmente, que contienen diferentes proteínas de enlace El primer tipo contiene filamentos de actina alineados en paralelo  Sostiene proyecciones de la membrana plasmática Microvellos
  • 96.
  • 97.  El segundo tipo de de paquete de actina está compuesto por filamentos mas espaciados  El > espaciamiento entre filamentos permite a la miosina (proteína motor) interactuar con los filamentos de actina en esos paquetes
  • 98.  Permite la contracción del paquete
  • 99.  La superficie de muchas células tiene extensiones basadas en filamentos de actina Movimiento Fagocitosis Absorción de nutrientes
  • 100.  Las extensiones de la superficie celular basadas en actina mejor caracterizadas son los microvellos involucrados en la absorción  Células epiteliales de la superficie intestinal  1000 por célula (brocha)  Aumentan la superficie expuesta del área disponible para la absorción hasta 10 a 20 veces
  • 101.  A diferencia de los microvellos, muchas extensiones de la superficie celular se forman en respuesta a estímulos fuera de la célula  Pseudópodos Fagocitosis Su formación y retracción se basa en el ensamble y desensamble de filamentos de actina Macrófago englobando células tumorales durante la fagocitosis
  • 102.  Los filamentos de actina usualmente están asociados con miosina  Responsables de muchos tipos de movimiento celular  La miosina es el prototipo de un motor molecular  Proteína que convierte la energía química en forma de ATP a energía mecánica  Genera fuerza y movimiento  Las interacciones entre actina y miosina también son responsables de otros tipos de movimiento en células no musculares  División celular
  • 103.
  • 104.  Las células musculares están altamente especializadas para una sola acción  Contracción  Músculo esquelético  Movimientos voluntarios  Músculo cardiaco  Bombeo de sangre del corazón  Músculo liso  Movimientos involuntarios  Intestino  Estómago  Útero, etc.
  • 105.  El músculo esquelético Paquetes de fibras musculares (células únicas) El citoplasma consiste en miofibrillas
  • 106.  Paquetes cilíndricos de dos tipos de filamentos  Miosina (densos)  Actina (finos)  Cada miofibrilla está organizada como una cadena de unidades contráctiles  Sarcómero
  • 107.  Los sarcómeros poseen varias regiones Disco Z (extremos) Banda A (obscura) Banda I (clara)  Corresponden a la presencia o ausencia de filamentos de miosina Las bandas I contienen actina Las bandas A contienen actina y miosina
  • 108.
  • 109.  Los filamentos de actina (anclados en el disco Z) y miosina se traslapan en los extremos de la banda A  La región central  Zona H  Contiene solo miosina  Los filamentos de miosina están anclados en la línea M
  • 110.  Durante la contracción muscular cada sarcómero se acorta acercando los discos Z No hay cambios en la banda A Las bandas I y H casi desaparecen
  • 111.  Esos cambios se explican porque los filamentos de actina y miosina resbalan unos sobre otros  Los filamentos de actina se mueven sobre la banda A y la zona H
  • 112.
  • 113.  El movimiento de células a través de una superficie es una forma básica de locomoción Movimiento de amibas Células embrionarias durante el desarrollo Invasión de tejidos por glóbulos blancos para controlar infección Fagocitosis (ver archivo) Movimiento de células cancerosas (metástasis)  Todos estos movimientos se basan en las propiedades del citoesqueleto de actina, además de los microtúbulos y filamentos intermedios
  • 114.  Los microtùbulos son tubos cilíndricos de 20-25 nm en diámetro.  Están compuestos de subunidades de la proteína tubulina, estas subunidades se llaman alfa y beta.  Formados por tubulina, en sus dos formas y , que al unirse, forman un heterodímero, unidad básica de los microtúbulos.  Cada microtubulo se compone de de 13 protofilamentos, que es una larga fila hecha de heterodímeros
  • 115.
  • 116.  actúan como un andamio para determinar la forma celular  proveen pistas para que se muevan los organelos citoplásmicos  forman las fibras del huso mitótico y miótico  Forman el esqueleto de cilios y flagelos
  • 117.  Los filamentos intermedios tienen cerca de 10 nm en diámetro  proveen fuerza de tensión a la célula.   formados por un conjunto de proteínas específicas para cada tipo celular.  En las células epiteliales existen filamentos intermedios formados por vimentina y por queratinas  en células musculares predominan los filamentos de desmina  A nivel del tejido nervioso, las proteínas que forman los filamentos intermedios (neurofilamentos)
  • 118.  En las células epiteliales del intestino, los tres tipos de fibras están presentes.  Los microfilamentos se proyectan dentro de las vellosidades.  Los microtubulos crecen del centrosoma a la periferia de la célula.  Los filamentos intermedios conectan células adyacentes a través de desmosomas. 
  • 119.
  • 121.     Corte transversal  Están formados por 9 dupletas microtubulares y un par de microtúbulos centrales  esta estructura se conoce como axonema y se describe como 9 + 2  Brazos de dineina adosados a los microtubulos sirven como motores moleculares.
  • 122.  son estructuras digitiformes que pueden moverse en sincronía  Los cilios se encuentran en epitelios especializados en eucariontes.  Por ejemplo, cilios barren los fluidos sobre células estacionarias en el epitelio de la traquea y tubos del oviducto femenino. 
  • 123.
  • 124.  El  movimiento celular se logra por medio de cilias y flagelos. 
  • 125.  son apéndices como látigos que ondulan para mover las células.  Son más largos que los cilios  Brazos de dineina defectuosos causan infertilidad en el macho y también conducen a problemas del tracto respiratorio y los senos respiratorios. Abajo hay dos cortes transversales de la cola de un espermatozoide
  • 126.  Otro tipo de estructura formada por microtúbulos son los centríolos y cuerpos basales que se forman por la agrupación de 3 semimicrotúbulos en 9 paquetes distintos, sin microtúbulos en su interior, creando la forma 9 + 0
  • 127.
  • 128.
  • 129.
  • 130.
  • 131. Componentes Diámetr o Principal proteína Participan de: Microfilamen tos ~5nm Actina Contracción muscular, endocitosis , migración celular r Filamentos Intermedios ~10nm Citoqueratina Vimentina Neurofilamentos Sustentación , desmosomas , hemidesmosomas Microtúbulo ~25nm Tubulina-α e Tubulina-β Formación del huso mitótico transporte de vesículas
  • 132. Esquema de los elementos del citoesqueleto y el centríolo Gartner y Hiatt, 1997 Microtúbulos . Citoesqueleto . Transporte de sustancias hacia la periferia . Forman el huso microtubular . Constituyen los componentes móviles Microfilamentos . Citoesqueleto . Movimiento y estabilización de la membrana . Cito adherencia Centríolos . Organizan la red citoplamática . Organizan el desarrollo de cilios móviles