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Citoesqueleto

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Nosso corpo, para ter sustentação, é formado por ossos que, unidos, foram nosso esqueleto. Mas em casos microscópicos, como na situação das células animais e vegetais, o que confere esta sustentação ao formato celular? É o Citoesqueleto, que nada mais é do que uma estrutura celular, ou seja, uma espécie de rede, que conta com um conjunto de três tipos diferentes de filamentos proteicos: microtúbulos, filamentos intermediários e microfilamentos.

O citoesqueleto é formado por praticamente duas proteínas: actina e tubulina. Ele se compõe de rede proteicas, as quais apresentavam várias funções celulares. Além de manter a forma das células, o citoesqueleto tem como função dar suporte à membrana plasmática. Além disso, ele permite a adesão celular ao substrato, auxilia na locomoção, como também dá resistência mecânica à célula. Outras funções também são do citoesqueleto, como por exemplo, servir de via para o tráfego e posicionamento de organelas, auxiliar no processo de contração celular e, durante o processo de divisão celular, na segregação dos cromossomos.

Em células eucariontes, o citoesqueleto é muito estudado, sendo que os principais elementos são os microtúbulos, filamentos intermediários e microfilamentos. Os microtúbulos são formados por polímeros proteicos em formato de tubos, com aproximadamente 20 nanômetros de diâmetro. Entre suas funções, destacam-se: transporte de vesículas e organelas membranosas; formam cílios e flagelos; além de serem responsáveis, durante a mitose, pela formação dos fusos mitóticos.

Por sua vez os filamentos intermediários, como o próprio nome já diz, são intermediários em referência ao diâmetro. Ele oferece resistência mecânica à célula, uma vez que são filamentos mais resistentes, flexíveis e duráveis. Como exemplo de filamento intermediário, há os fios de cabelo, os quais se compõem de filamentos de queratina.

Já os microfilamentos (ou filamentos de actina) são formados por duas fitas entrelaçadas em hélice. Elas contam com 5 a 9 nm de diâmetro. Além disso, os microfilamentos são flexíveis, porém mais frágeis, como também, quando comparados aos microtúbulos, eles são menos longos. Entre as funções: determinam a forma celular, também são responsáveis por formar estruturas relacionadas à migração celular, como também microvilosidades, auxiliam na contração muscular e, ao final da citocinese, auxiliam na formação do anel contrátil.

Juliano Schiavo, biólogo e mestre em Agricultura e Ambiente

Referências

CORTEZ, B.A. Introdução. ICB USP. Disponível em: <http://lab-siviero.icb.usp.br/biocel/modulos/Citoesqueleto/>. Acesso em 27/06/17

Citoesqueleto

O citoesqueleto de uma célula é organizado por um conjunto de polímeros biológicos que dão maior parte das suas propriedades mecânicas.

A terminologia refere-se ao ” esqueleto “dos vertebrados é enganosa, porque:

Todos os componentes do citoesqueleto são reiniciados por polimerização contínua
O citoesqueleto é responsável pela maioria das forças exercidas pela célula para se mover e alimentá-lo com o que é mais como um conjunto de ” músculos “.
Finalmente, as propriedades mecânicas do citoesqueleto são altamente variáveis dependendo dos componentes e das situações consideradas.

O citoesqueleto em todos os eucariotas são bastante semelhante (embora haja diferenças importantes entre as células animais e vegetais), enquanto que os que foram recentemente descobertas em procariotas parecem organizado de forma bastante diferente.

Citoesqueleto
Elementos do citoesqueleto de uma célula eucariótica.
Azul: lâminas.
Verde: microtúbulos.
Vermelho: Actina

Citoesqueleto eucariotas – Composição e estrutura

O citoesqueleto é composto por proteínas de polímeros biológicos, por vezes referidas como fibras dadas as suas grandes dimensões, ao nível celular.

Eles são classificados em três categorias:

Os filamentos de actina formados proteína actina (de que existem diferentes tipos). Há também estes filamentos em grandes quantidades nas fibras musculares . Cujo diâmetro é de cerca de 7-8 nm e persistência de comprimento de cerca de 17 micra. É, portanto, filamentos bastante flexíveis. Eles são orientados, devido à assimetria da actina montagem e seus monómeros helicoidais: uma extremidade (+) pode polimerizar muito mais rápido do que o outro (-). Falamos de filamentos polarizadas. A actina é associado com outras proteínas (cross-linking) e como Filamin fodrin, fazendo com que a rede tridimensional. O resultado destas associações está a aumentar a viscosidade do citosol.
Os filamentos intermédios
. Estes são os elementos do citoesqueleto menos dinâmicos, mas seu estudo está crescendo rapidamente. Eles são muito importantes para a estrutura do núcleo à medida que são mais resistentes. Eles não são polarizados. Eles permitem a ancoragem de organelas. Eles têm um tamanho intermediário entre microfilamentos de actina e microtúbulos. Eles são encontrados em todas as células eucarióticas, mas para alguns, só é encontrado em vertebrados.

Existem:

Os filamentos de queratina, que são caracterizadas por muitas pontes dissulfeto são encontradas nas células epidérmicas de vertebrados, o cabelo, o cabelo, as unhas …
Os filamentos desmina encontradas nas células do músculo liso, músculo estriado e no músculo cardíaco
a lâmina nuclear presente no aplicada contra a membrana interna do núcleo de núcleo é uma camada de proteínas fibrilares que as proteínas são laminadas.

Os microtúbulos são os componentes mais rígidos do citoesqueleto. O seu comprimento é, de fato, a persistência vários milímetros, o que excede largamente a escala da célula, com um diâmetro variando entre 15 e 25 nm, dependendo dos tipos de microtúbulos. Esta rigidez é dada a eles por uma estrutura de tubo devido ao conjunto particular de monômeros que os compõem.

Os microtúbulos são polarizados do mesmo modo que os filamentos de actina, mas a polimerização é diferente bioquímica. Em particular, existe uma instabilidade dinâmica que pode levar a um encurtamento muito abrupta dos microtúbulos, o que pode causar uma força significativa.

Os polímeros são organizados em redes, feixes ou cabos de acordo com os papéis que desempenham.

Este elevado nível de organização é tornada possível pela presença de centenas de proteínas auxiliares:

– Proteínas ponte (comumente referido como os crosslinkers e proteínas de reticulação termos em inglês). Este termo refere-se à física de polímeros, em que a adição de determinados componentes (tais como enxofre para borracha) leva à formação de pontes entre as cadeias e completamente altera as propriedades físicas do material. Isto é, na verdade, o que acontece, mais dramaticamente, no caso de o citoesqueleto. Na verdade, a maioria dos agentes de ligação cruzada são controlados pela célula através de outras proteínas reguladoras, que permite, por vezes, muito rápido reorganização do citoesqueleto.

– Proteína de ligação (por vezes considerado um caso especial do anterior, mas principalmente importante no caso dos filamentos de actina) as proteínas e as proteínas cap dépolymérisantes (capping, Severing proteínas), que regulam a velocidade de polimerização dos filamentos nas suas extremidades

– A proteína de ancoragem

Citoesqueleto nas Plantas

A forma da célula é determinada principalmente pela interação pressão osmótica / resistência da parede, existe uma menor citoesqueleto: ausência de filamentos intermediários (excepto no núcleo). A rede de microtúbulos são altamente desenvolvidos e organizados numa estrutura helicoidal de revestimento contra a membrana (ligação com a síntese das fibras de celulose da parede). Com efeito, a síntese de fibras de celulose da parede celular vegetal é orientado com microtúbulos corticais ao longo da membrana de plasma.

Estruturas localizadas – Principais características

O citoesqueleto contribui para muitas funções nas células:

Regulamento da forma da célula.
A ancoragem da membrana das células vizinhas.
A formação de saliências ou involuções membrana (importante para a fagocitose e migração celular: pseudopodia )
Mantendo a estrutura interna, e em compartimentos celulares particulares.
Proteínas de transporte ou de ARNm.
A separação dos cromossomas durante a mitose
A formação e a contração do anel mitótico para a separação física das duas células filhas (citocinese).
A contração das células musculares.

Propriedades Mecânicas – Citoesqueleto procariótico

Nós demonstramos recentemente a presença de um citoesqueleto em procariontes, particularmente através do trabalho de Rut Carballido-López e sua equipe.

Eles descobriram que a proteína MreB homóloga à proteína actina, e de estrutura análogas, localizada na membrana e fingir que desempenham um papel importante na estrutura e forma da célula. Proteína FtsZ , também desempenham um papel em bactérias citocinese.

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