TEMA 5 : El citoesqueleto y microfilamentos PDF

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Citoesqueleto , polimerización de la actina . proteínas fijadoras de actina , locomoción celular , miosina , contracción muscular , papel el calcio en l contracción muscular , filamentos intermedios
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TEMA 5: EL CITOESQUELETO. 1.CITOESQUELETO - Es una red compleja de filamentos proteicos que se extiende por todo el citoplasma. -Ayuda a soportar el volumen citoplasmático de células eucariotas - Es sumamente dinámico -Controla la localización de los orgánulos y es responsable del transporte entre ellos. Los filamentos intermedios tienen una función estructural, se extiende por todo el citoplasma unidos a desmosomas y hemidesmosomas, forman la lámina nuclear Los microtúbulos son mas grande e irradian hacia la periferia y son los que soportan los flagelos y filios y los más pequeño son los microfilamentos de actina. 2. MICROFILAMENTOS DE ACTINA Funciones: 1ª soportan la estructura de las microvellosidades intestinales. 2ª forman parte de la corteza celular 3ª forman un cinturón adherente de actina 4ª participan en el movimiento celular, concretamente en la emisión de seudópodos. Hay dos tipos lo filopodios (largos y estrechitos) y los lamelipodios (corto y anchos) 5ª forman fibras de tensión en células contráctiles (actuarían como los “músculos” de la célula) 6ª participarían en la fagocitosis, movimientos de vesículas y en el anillo contráctil que se forma durante la citocinesis.

1.1. POLIMERIZACION DE LA ACTINA La actina está formada por la proteína regular llamada actina G Los monómeros de esta se unen para dar un filamento trenzado que se llama actina F. El filamento con diámetro de 7 micrómetro y esta polarizado, tiene un extremo más de crecimiento y un extremo menos de acortamiento. La actina G tiene actividad atepeasa, es decir une ATP y lo hidroliza y une también Mg. Y en la célula 50% de la actina G (globulares) y 50% de actina F (filamentos). **Inestabilidad dinámica o in-vitro depende de ATP Lo que se cuenta ahora ocurre en un tubo de ensayo a 27º La actina que tiene unida ATP tiende a unirse entre sí formando un filamento y una vez que forman parte del filamento el ATP se hidroliza quedando actina G unida a ADP. Estas uniones son inestables por tanto tienden a despolimerizarse, una vez liberado la actina ATP se produce fuera un intercambio y el ciclo continua. El filamento está continuamente creciendo por un lado y acortándose por el otro. Esta dinámica es fundamental para la célula. Ej: las citocalasinas impiden la polimerización. Las proteínas fijadoras de actina son las que van a regular las funciones de la actina. 1ª proteínas de nucleación: favorecen la polimerización. Ej la profilina (crecimiento). 2ª proteínas que secuestran actina G: impiden la polimerización. Ej la timosina (stop de actina G en la célula sin polimerizar para cuando sea necesario). 3ª Fascina (favorece la formación de ases) 4ª proteínas motoras. Ej la miosina cuya función es la contracción muscular. 5ª proteínas de unión lateral. Ej tropomiosina

6ª proteínas bloqueadoras: bloquean los extremos, también participan en la contracción muscular GAP Z y TROPOMODULINA. 7ªFlaminas: forma redes de actina 8º Gelsolina: proteínas fragmentadora (rompe filamentos9 9ª Vinculina y distrofina: deslizan filamentos de actina sobre la membrana (permiten cambios de forma en la célula) 3. LOCOMOCIÓN CELULAR CON RESPECTO A LA ACTINA En general los movimientos mediados por la actina son muy frecuentes en vertebrados. Los movimientos son consecuencia de seudópodos, lo que ocurre que cuando la célula va a emitir un seudópos los filamentos de actina se van a colocar todos con la misma dirección luego crecen y emiten seudópodos que participaran en el movimiento de células. Sabemos que hay una corteza de actina y un sustrato. Al crecer el seudópodo hacia adelante la corteza quedara en extensiones. En el siguiente paso la célula se ancla al sustrato por medio del contacto focal. A la vez se contrae la parte de detrás. 4.PROTEINAS MOTORAS DEPENDIENTE DE ACTINA El esquema general de una miosina es: una cabeza globular con actividad motora (la que se mueve y este depende de ATP) y luego tiene una cola (parte filamentosa) MIOSINA 1: participa en el transporte de vesículas y en el deslizamiento de filamentos de actina sobre la membrana. Las miosinas siempre se mueven del extremo – al +. Las cadenas globulares siempre en el extremo + MIOSINA 2: participa en la contracción muscular, es una proteína dimérica, tiene 2 cabezas globulares y una cola (dos cadenas unidas por alfa hélice).

5.CONTRACCIÓN MUSCULAR En el musculo cierto de moléculas de miosina 2 se agrupan entre si para dar lugar a una filamento grueso que es bipolar (cabezas orientadas en sentidos opuestos) La contracción dependerá de filamentos de actina y miosina. Vamos a ver la estructura del musculo esquelético Son células multinucleadas se llaman miofibras. En el citoplasmas de las miofibras hay miofibrillas; formada por sucesión de sarcómeros, el cuál es la unidad contráctil del músculo esquelético (formado normalmente por filamentos de actina y fibras gruesas de miosina ). El sarcómero se divide en varias zonas o bandas -Banda A: está formada por filamentos gruesos de miosina -Banda Y: formada por filamentos de actina -Disco Z: donde se anclan los filamentos de actina -Zona H: correspondería al centro del sarcómero La contracción muscular se produce por el acortamiento simultáneo de todos los sarcómeros de una miofriba. La contracción muscular depende de ATP y Ca 1º paso de la contracción muscular, es la unión de la cabeza de miosina a una molécula de actina G 2ºune ATP a la cabeza globular produciendo una desviación 3º hidrólisis del ATP produce un movimiento en la cabeza globular de la miosina y esa hidrólisis lo pone a la del siguiente monómero. 4º se libera fosforo inorgánico, se une la miosina a la siguiente molécula de actina

5º liberación del ADP, la miosina recupera su posición original y con ello desplaza filamentos de actina. El papel del Ca necesitamos repasar la estructura de la célula muscular. Son células alargadas cilíndricas, en medio esta la membrana y en el interior las miofribrillas rodeadas por el retículo sarcoplásmico cuya función es almacenar Ca. Túbulos transversos o túbulos T: invaginaciones de la membrana hacia el interior de la célula. De la membrana plasmática hacia el interior hay unas invaginaciones llamadas túbulos C o transversos. El canal regulado por voltaje aquel que libera Ca. El impulso nervioso llegará hasta ese canal de Ca, saliendo Ca al citosol desencadenando la concentración celular. Esta liberación de Ca es la que produce la contracción muscular. --El papel que juega el Ca es desbloquear la unión ACTINA-MIOSINA. Cuando el musculo esta relajado entonces la tropomiosina se pone en medio impidiendo el paso. Cuando hay un estímulo une calcio desplazando la tropomiosina. 3. FILAMENTOS INTERMEDIOS -formados por una familia de proteínas filamentosas -no presentan polaridad -no tienen dinámica de polimerización / despolimerización. Aquellos que debemos conocer son: queratinas, vimentina, desmina y las laminas 4.MICROTUBULOS Son tubos huecos que tienen 25 nm de diámetro. Están formados por la asociación de heterodimeros de tubulina con una unidad alfa y una beta. Tienen actividad getepeasa. En la interfase se unen en el centro de la célula e irradian hacia la periferia. Soportan la estructura de cilios y flagelos y forman el huso mitótico durante la

mitosis. Los heterodimeros de tubulina se asocian entre si para formar un protofilamento rectos y 13 se unen para dar lugar a ese tubo hueco que es un microtúbulo. Los enlaces mediante los que se unen son enlaces no covalentes y los microtúbulos están también polarizados con un extremo menos y uno más. Se organizan a partir de centros organizadores de microtúbulos. En las células animales el centro organizador se llama centrosoma y cuerpo basal (cilios y flagelos). Tubulogénesis: en un tubo de ensayo tenemos GTP, MG2+ A 37ºC. La tubulina unida a GTP tiende a polimerizarse. Cuando forma parte de GTP el filamento se hidroliza. La unión de tubulina-GTP es una unión débil y tiende a despolimerizarse. -FASES DE NUCLEACION La primera lenta que se empieza a forman un primer núcleo bimeros Hay polimerización tanto por el extremo más como en el menos La fase de elongación es una fase rápida Vamos a hablar de los centros organizadores Los microtúbulos se crean a partir de sitios de nucleación que se encargan de controlar el nº de túbulos, localización y su orientación en el citoplasma. Gamma tubulina (sitio de nucleación) anillo de 13 unidades. El centrosoma tiene múltiples sitio de nucleación, cada uno de sus anillos esta formado por gamma tubulina y a partir de cada uno aparece un microtúbulo. En el interior del centrosoma hay una matriz. Dentro del centrosoma los microtúbulos crecerán (extremo menos unido al anillo de nucleación y también se van a acortar). Vamos a hablar de la inestabilidad dinámica: El crecimiento se produce cuando la velocidad de polimerización de tubulina es superior a la velocidad de hidrolisis de GTP; en este caso el microtúbulo tendrá un casquete de GTP que lo protegerá de la despolimerización. El acortamiento se producirá cuando la velocidad de hidrólisis de GTP sea superior a la velocidad de incorporación de tubulina GTP. Si la velocidad de incorporación de tubulina GTP es muy alta siempre va a estar presente y esta protegida por ese casquete y siempre va a ir creciendo. Si la

velocidad de incorporación de hidrólisis es más lenta la velocidad de tubulina se producirá este acortamiento llamado catastro. En resumen, los centros organizadores de microtúbulos (MTOC) ***Polimerización de microtúbulos por algunos agentes y fármacos: Algunos impiden la polimerización (colchicina) impidiendo la formación del huso mitótico Algunos alcaloides como la vincristina, vinblastina Otros estabilizan microtúbulos como el taxol 5. ORGANIZACIÓN Y FUNCIÓN DE LOS MICROTÚBULOS A partir del centrosoma los microtúbulos empiezan a crecer y a acortarse, puede ser estabilizado por proteínas. Funciones: -Forma celular -Movimiento -Posición de orgánulos -Tráfico vesicular a través de vesículas de secreción. -Mitosis 6.PROTEINAS ASOCIADAS A MICROTUBULOS Tenemos proteínas motoras y no motoras Las motoras son dineínas y  quinesinas Es una proteína dimérica con 2 cabezas globulares que son aquellas que se desplazan gastando ATP y luego tiene una cola que determina la carga de esa molécula motora porque la dineína y quinesina transportan vesículas. Las dineínas van hacia el extremo menos y quinesinas hasta el más. Lo que diferencia a la quinesina de la dineína es la cola que determina el tipo de vesícula a transportar y la dirección.

Y las proteínas no motoras que se encargan de estabilizar microtúbulos. Hay muchas células animales que están polarizadas con dos extremos estructural y funcionalmente distinto. Ejemplo las epiteliales o neuronas. Ej: proteína TAU. **TAUPATIAS: son alteraciones de las proteínas TAU (alzheimer) es una causa desconocida hiperfosforilación de las proteínas TAU provocando que las proteínas se agregen formando ovillos, dando lugar a la degeneración neuronal.

7.CILIOS Y FLAGELOS Son estructuras uniformes rodeadas de membrana y sostenidas por microtúbulos. Los cilios son cortos   y abundantes   y los flagelos   son pocos y largos. Tenemos cilios móviles e inmóviles. Los móviles aparecen en protozoos. Los cilios móviles tiene cuerpo basal y tallo. Si cortamos el cuerpo basal la estructura es de 9 tripletes periféricos; se le da el nombre 93+0. Si cortamos cilio tenemos una estructura a la que se denomina axonema denominada 92+2;   significa 9 pares periféricos y un par de microtúbulos centrales. Proteínas de conexión nexinas Espina radiales están orientadas hacia el centro Brazos de dineína Luego hay otro tipo de cilios llamados inmóviles o primarios   cuya función es sensorial “antenas” aparecen en células fotorreceptoras y su estrucutra será de 9 pares de tubos periféricos, llamado 92+0...