Citoesqueleto y movimiento celular

-1Clase 12
CITOESQUELETO Y MOVIMIENTO CELULAR
Hay varios componentes del citoesqueleto. El citoesqueleto se descubrió
tarde en biología celular, se deben a que es difícil de ver, utilizando las
técnicas de microscopia tradicionales, al ser teñido, se puede ver una
trama intrincada, dentro de la célula; esta formada por 3 tipos de
filamentos: micro túbulos, micro filamentos y los filamentos intermedios.
El citoesqueleto, es una estructura muy dinámica, es el que esta
asociado a los cambios de movimientos y forma de la célula. En el
muscula es el responsable de la contracción de la célula muscular.
Los tipos de filamentos que se encuentran formando los micro
filamentos, están los filamentos de ACTINA, ésta es una
estructura que se disponen en la periferia de las células. Los
MICROTUBULOS, son cilindros huecos formados por dímeros de
TUBULINA, estos se disponen adyacentemente del núcleo, y de
ahí se proyectan al resto de la célula. Los FILEMNTOS
INTERNEDIOS, tiene un espesor intermedio entre los, filamentos
de actina y los micro túbulos, se disponen en áreas cercanas a la
membrana plasmática, y dentro del núcleo, están formados por
distintos tipos de proteína. La microscopia de fluorescencia, se
marca con FLUOROFOSFORO el citoesquelto, este tiene la
propiedad de que cuando se ilumina con una longitud de onda, el
emite luz con una longitud de onda mas alta, entonces se ve todo
oscuro menos donde puse el flurosforo, para los filamentos de
actina ocupo la faloidina, que esta marcada con fluorosforo, al entrar a la célula se va a pegar a los filamentos de
actina.
FILAMENTOS DE ACTINA: están formados por actina, para la
formación de estos elementos se necesita energía, para su
polimerización, la engería la sacan del ATP.
Esta proteína tiene un sitio de unión de ATP, el ATP puede entrar ahí,
una vez q entra se forma el complejo actina-ATP, y ésta tiende a
formar filamentos, pero el sitio de unión de ATP, tiene actividad
ATPasa, ósea hidroliza el ATP, cuando se hidroliza el ATP, se
convierte en ADP, esta hidrólisis provoca un cambio conformacional,
y
la
proteína
actina, y ya
no tiene la mismo gusto por formar filamentos, si no por,
desarmar filamento. Ese proceso se llama despolarización.
Actina + ATP -> polimerización de filamentos de actina.
Actina + ADP-> despolimerización, deforma un filamento
de actina.
-2Los filamentos de actina, no crecen a la misma velocidad a ambos extremos, el extremo superior crece mas
rápido, y se va a caracterizar porque en la punta tiene una subunidad, que tiene unido ATP, eso la hace crecer mas
rápido en comparación con el extremos inferior.
MICROTUBULOS: cilindros huecos, formados por el heterodimero
(formados por dos unidades distintas), una es alfa tubulina, y la otra es
beta tubulina, el dímero se llama alfa-beta tubulina. En la imagen
están teñida dos unidades, el núcleo y los micro túbulos.
Los micro túbulos, se distribuyen por toda la célula sin llegar a la
membrana, no están asociados, porque debajo de la membrana están
los filamentos de actina. En la célula, alrededor del núcleo, hay una
región que esta mas iluminada (diapo), esa región se llama MTOC,
centro organizador de micro túbulos, de este MTOC nacen los micro
túbulos hacia la periferia, esta no se asocia a la membrana del núcleo.
La dinámica de polimerización de micro túbulos, en vitro, a 37 °C, la formación de micro túbulos, agregando la
proteína sola, no se forma a no ser que se le agregue energía en forma de GTP.
Agrega la proteínas mas GTP, lo incubo, veo que hay una fase lenta, una fase mas rápida, y llegando a una fase
estacionaria, representando una curva sigmoidea, que es cooperativa, (un principio lento, al irse formando micro
túbulos el proceso va aumentando su velocidad, hasta llegar a un punto máximo de formación). Es similar a lo que
ocurre en la cristalización de una sal, donde la primera
etapa en la formación de cristales, se forman núcleos que
luego se van agregando unidades alrededor de éste. Lo
mismo ocurre aquí, al principio se forman oligomeros, que
luego van a seguir agregando subunidades, hasta formar el
micro túbulo, hasta llegar a un estado estacionario.
Si uno ve una célula que esta en cultivo, y se tiñen los
micro túbulos, se ve que las estructuras se desarman,
afirmando que son estructuras dinámicas.
La INESTABILIDAD DINAMICA DEL MICROTUBULO:
explica que el micro túbulo están en constante
polimerización y despolimerización, todo el tiempo; esta propiedad se explica a como se lleva a cabo la polimerización
del micro túbulo.
Se polimeriza cuando tiene el nucleótido trifosfato, con el GTP.
Una de las subunidades une GTP, tendiendo a formar micro
túbulos, también tiene la propiedad de hidrolizar el GTP, cuando
se hidroliza el GTP, se va a depolimerizar, las dos unidades unen,
pero solo la beta hidroliza, la alfa también se une GTP, pero su
estructura no le permite hidrolizar. Pero lo que ocurre cuando se
forma el micro túbulo, ve creciendo con GTP, pero la región que
queda detrás, tiene GDP, de manera que lo que sustenta al micro
túbulo es el CAP (punta), entonces toda la estabilidad del micro
túbulo la da ese CAP, si lo queremos desarmar, le hidrolizamos el
GTP del CAP, así se desarma el micro túbulo completo, porque
todo tiene GDP. Esto hace que sea un proceso rápido y que se
pueda controlar.
-3Solo un extremo crece en condiciones fisiológicas, es el extremo mas, el otro extremo crece mas lento en
condiciones de laboratorio, y no crece en condiciones fisiológicas, se llama extremo menos, eso no tiene que ver con
la carga, sin o con el crecimiento.
El extremo menos, no crece en una célula porque esta anclado al MTOC, o el
centrosoma, donde están incluidos los centriolos. El filamento, no es igual en sus
extremos, con respecto a su estructura, porque no crecen de la misma manera,
por eso se dice que este filamento esta polarizado, por la dirección de menso a
mas.
Al igual que los filamentos de actina, tiene un extremo más y otro menos, son
polarizados. La polarización se utiliza en la célula para distintos procesos.
FILAMENTOS INTERMEDIOS: esta conformado por varias
proteínas por ejemplo:
-
Queratinas: que están en la piel
Laminas nucleares: están en el núcleo, de todas las
células.
Proteínas de los neurofilamentos: neuronas.
Vementin: en la célula del epitelio intestinal.
La función es darle resistencia mecánica a la célula. Las láminas
nucleares, están por dentro de la lámina nuclear, es una trama que le da protección al DNA, y evita que el núcleo se
deforme.
Los neurofilamentos, están en el AXON de la neurona, porque tiene que
irse por los nervios.
Las queratinas y vimentin, le da resistencia al epitelio, para que no se
roma fácilmente.
Es un tetrámero, que se ensambla por ambos lados, es no polar, por
tienen una parte que crezca mas rápido, y no requiere energía para
formarse.
MOVILIDAD CELULAR
El movimiento se debe a las proteínas motoras,
existen varias familias de ellas, necesitan un sustrato
para moverse. Hay dos tipos de proteínas, que el
sustrato que ocupan para moverse, son los micro
túbulos, se llaman, kinesina y dineina, estos motores
moleculares tiene un sitio de unión al micro túbulo,
que les permite interactuar y moverse sobre el. Para
que ocurra el movimiento se necesita la energía del
ATP.
-4(Filamentos de actina, filamentos de tubulina, moverse a través de los micro túbulos, todo eso necesita ATP).
Para moverse hacia el lado mas ocupa la KINESINA, para moverme al extremo menos ocupo la dineina. Esto lo
hacen para mover, moléculas, organelos, vesículas, etc.
Tiene un dominio de unión al micro túbulo, que son como
las ruedas (lo rojo y celeste en la diapo), hay un adaptador
(negro) y una carga.
Kinesina -> a la periferia, extremo mas.
Dineina-> hacia el núcleo, extremo menos.
En una célula no polarizada, para lo mismo. Las
vesículas de secreción necesitan fundirse con la
membrana, los micrutubulos no llegan hasta la mb,
por eso se los paso a los filamentos de actina, pero el
motor de kinesina y dineina, no va a servir, el motor
molecular de los filamentos de miosina, cambio de
kinosina a miosina, que es una miosina distinta, y esta
lleva la molécula a la superficie de la célula.
¿Cómo se mueve una célula animal?, si yo expongo una
célula, en una placa de petri, no toda la célula toma
contacto con la placa, sin o la célula de adhiere a la placa,
por ciertos puntos, que se llaman ADHESIONES
FOCALES, (rojo en la diapo). Cuando una célula percibe
un estimulo de movimiento, el evento celular es la
formación del LAMELIPODIO, es una prolongación que
hace la célula de su membrana plasmática, hacia el punto
que se tiene que mover. Forma un lamelipodio, y se crea
una nueva adhesión focal, luego de eso el citoplasma se
trasloca, va hacia adelante; y se deshace una adhesión
focal de la parte de atrás.
El proceso ocurre: el lamelipodio, por adelante hay una
red de actina, y por atrás, abajo una red de miosina, que
es un motor. Lo que primero ocurre es la EXTENSION, se debe a la polimerización de filamentos de actina, que tiran
esta región de la membrana, cada vez que se tira, se crea un nuevo sitio de adhesión esa seria la etapa de
ADHESION, luego viene la TRASLOCACION del citoplasma, que se da por el movimiento de la miosina, que permite
que el citoplasma avance, también hay una DEADHESION, en al que se saca el sitio de adhesión de la cola.
Movimiento muscular: repasar las bandas de la célula muscular, los filamentos del musculo se llaman….., filamento
grueso, que es lo que provoca el Ca?, como se va a inducir el impulso, el Ca sale del RE, y va a descubrir lo sitios de
unión e actina y miosina, los va a destapar……… mientras los sitios de unión no estén descubiertos la miosina no
-5puede…… si hay atp la miosina se despega la actina, y cuando se despega del filamento de actina tiene la
propiedad de hidrolizar el ATP, es o provoca un cambio conformacional de relajado a tenso. Pero cuando se estira, al
comienzo pierde la afinidad, al tener adp mas p vuelve su afinidad. Luego de eso va a salir atp, y cuando sale adp la
actina vuelve a su forma relajada. Los filamentos de actina no se pueden desarmar, están estabilizados con
proteínas especiales, que impiden que se desarmen, siempre quedan del mismo tamaño. La fibra muscular crece en
volumen, porque se crean mas gruesos los filamentos. Impulso nervioso, hiperpolarizacion, sector de granidina abre
los canales de calcio, y el calcio se une a tropinina, mueve a la tropomiosina…etc., el calcio no puede estar mucho
tiempo en el musculo. Retículo sarcoplasmico, membrana…., célula muscular….., el calcio se une a la proteína
tropomina, esta asociase a la tropomiosina, sin calcio están cubiertos los sitios de unión miosina actina, cuando se
une calcio, la tropomioinsa va a descubrir los sitios de unión