Los microtúbulos, filamentos | Scitable Nature.com

El citoesqueleto es una estructura que ayuda a las células mantener su forma y organización interna, y también proporciona soporte mecánico que permite a las células llevar a cabo funciones esenciales como la división y movimiento. No hay un solo componente citoesquelético. Más bien, diferentes componentes trabajan juntos para formar el citoesqueleto.

¿De qué está hecho el citoesqueleto?

El citoesqueleto de las células eucariotas está compuesto de proteínas filamentosas, y proporciona soporte mecánico a la célula y sus componentes citoplasmáticos. Todos los citoesqueletos consisten en tres clases principales de elementos que difieren en tamaño y en composición de proteínas. Los microtúbulos son el principal tipo de filamento, con un diámetro de aproximadamente 25 nanómetros (nm), y que se componen de una proteína llamada tubulina . Los filamentos de actina son el tipo más pequeño, con un diámetro de sólo aproximadamente 6 nm, y están hechos de una proteína llamada actina. Los filamentos intermedios, como su nombre indica, son de tamaño medio, con un diámetro de aproximadamente 10 nm. A diferencia de los filamentos de actina y los microtúbulos, los filamentos intermedios se construyen a partir de un número diferente de subunidades de proteína.

¿Qué hacen los microtúbulos?

La Tubulina contiene dos subunidades polipeptídicas, y dímeros de estas subunidades se encadenan juntos para hacer largas cadenas llamadas protofilamentos. Trece protofilamentos luego se unen para formar filamentos de microtúbulos en forma de paja hueca. Los microtúbulos son siempre cambiantes, con reacciones que añaden y restan constantemente dímeros de tubulina en ambos extremos del filamento (Figura 1). Las tasas de cambio en cualquiera de los extremos no son equilibradas -un extremo crece más rápidamente y se denomina el extremo más, mientras que el otro extremo se conoce como el extremo menos. En las células, los extremos de los microtúbulos menos están anclados a estructuras llamadas centros de organización de microtúbulos (COMT). El MTOC primario en una célula se llama centrosoma, y por lo general se encuentra adyacente al núcleo.

Figura 1: Los microtúbulos: Los fundamentos
Los microtúbulos son los principales componentes del citoesqueleto. Se encuentran en todas las células eucariotas, y que están involucrados en la mitosis, la motilidad celular, el transporte intracelular y el mantenimiento de la forma celular. Los microtúbulos están compuestos de alfa-y beta tubulina-subunidades ensambladas en protofilamentos lineales. Un microtúbulos solo contiene 10 a 15 protofilamentos (13 en células de mamífero) que enrollan entre sí para formar un cilindro hueco 24 nm de ancho. Los microtúbulos son estructuras que pueden crecer rápidamente (a través de la polimerización) o reducir (a través de la despolimerización) de tamaño, dependiendo del número de moléculas de tubulina que contienen.

Los microtúbulos tienden a crecer hacia fuera desde el centrosoma a la membrana plasmática. En las células que no se dividen, los microtúbulos irradian hacia fuera de las redes del centrosoma para proporcionar la organización básica del citoplasma, incluyendo el posicionamiento de los orgánulos.

¿Qué hacen los filamentos de actina?

La proteína actina es abundante en todas las células eucariotas. Fue descubierta por primera vez en el músculo esquelético, donde a lo largo de los filamentos de actina se deslizan filamentos de otra proteína llamada miosina para hacer la contracción celular. (En las células no musculares, los filamentos de actina son menos organizados y la miosina es mucho menos prominente.) Los filamentos de actina se componen de proteínas de actina idénticas dispuestos en una cadena larga espiral. Como los microtúbulos, los filamentos de actina tienen extremos positivos y negativos, con más crecimiento ATP-activado en el extremo del filamento + (Figura 2).

Figura 2: Las neuronas tienen complejas estructuras del citoesqueleto.
(A, B) Las neuronas son células eucariotas que se extienden largos procesos para formar conexiones en el sistema nervioso. Al igual que otras células eucariotas, las neuronas tienen un citoesqueleto que consta de tres polímeros principales: microtúbulos (verde), filamentos intermedios (púrpura) y los filamentos de actina (rojo). Los microtúbulos emanan del axón, y filamento de actina forman redes en forma de hoja estructuras y salientes filopodial en el borde de ataque. Barra de escala, a 20 m. (C) El axón neuronal es un largo membrana extensión limitada, en la que los neurofilamentos (una clase de filamento intermedio en las neuronas) forman una matriz estructural que incorpora microtúbulos, que los materiales de transporte desde el cuerpo celular a los terminales de los axones en la sinapsis. (D) El cono de crecimiento contiene dendríticas redes de filamentos de actina y paralelo de filamentos de actina filopodios. (E) Los microtúbulos consisten de 13 protofilamentos de dímeros de tubulina dispuestos en un tubo hueco. (F) neurofilamentos tienen brazos flexibles de polímero que repelen neurofilamentos vecinos y determinar el radio del axón. (G) Los filamentos de actina se organizan en redes. Estas redes pueden tener muchas arquitecturas, incluyendo las estructuras ramificadas representadas aquí, que están formados por el complejo Arp2 / 3 (azul). Los diámetros de los microtúbulos, filamentos intermedios, y los filamentos de actina están dentro de un factor de tres de cada otro; los diagramas en E, F, y G se extraen aproximadamente a escala. Sin embargo, las flexibilidades relativas de estos polímeros difieren notablemente, como se indica por sus longitudes de persistencia: de menos a más flexible, microtúbulos (5.000 m), filamentos de actina (13,5 micras) y filamentos intermedios (0,5 micras).

En muchos tipos de células, las redes de filamentos de actina se encuentran debajo de la corteza celular, que es la malla de proteínas asociadas a la membrana que soporta y refuerza la membrana plasmática. Estas redes permiten a las células mantener – y moverse – formas especializadas, como el borde en cepillo de las microvellosidades intestinales. Los filamentos de actina también están implicados en la citocinesis y movimiento de las células (Figura 3).

Figura 3: Los filamentos de actina compatible con una variedad de estructuras en una célula.

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