Citoesqueleto: características, funções e estrutura

O citoesqueleto é uma estrutura celular composta por filamentos. Está espalhada por todo o citoplasma e sua função é principalmente de suporte, para manter a arquitetura e a forma celular. Estruturalmente, é composto por três tipos de fibras, classificadas de acordo com seu tamanho.

São fibras de actina, filamentos intermediários e microtúbulos. Cada um concede uma propriedade específica à rede. O interior celular é um ambiente onde ocorre deslocamento e trânsito de materiais. O citoesqueleto medeia esses movimentos intracelulares.

Citoesqueleto: características, funções e estrutura 1

Por exemplo, organelas – como mitocôndrias ou o aparelho de Golgi – são estáticas no ambiente celular; Eles se movem usando o citoesqueleto como caminho.

Embora o citoesqueleto predomine claramente em organismos eucarióticos, uma estrutura análoga foi relatada em procariontes.

Características gerais

O citoesqueleto é uma estrutura extremamente dinâmica que representa um “andaime molecular”. Os três tipos de filamentos que o constituem são unidades repetitivas que podem formar estruturas muito diferentes, dependendo da maneira como essas unidades fundamentais são combinadas.

Se queremos criar uma analogia com o esqueleto humano, o citoesqueleto é equivalente ao sistema ósseo e, além disso, ao sistema muscular.

No entanto, eles não são idênticos a um osso, uma vez que os componentes podem ser montados e desintegrados, o que permite mudanças nas formas e dá plasticidade à célula. Os componentes do citoesqueleto não são solúveis em detergentes.

Funções

Moldar

Como o nome indica, a função “intuitiva” do citoesqueleto é proporcionar estabilidade e forma à célula. Quando os filamentos se combinam nessa intrincada rede, ela confere à célula a propriedade de resistir à deformação.

Sem essa estrutura, a célula não seria capaz de manter uma forma específica. No entanto, é uma estrutura dinâmica (contrária ao esqueleto humano) que dá a propriedade às células de mudar de forma.

Movimento e junções celulares

Muitos dos componentes celulares estão ligados a essa rede de fibras dispersas no citoplasma, contribuindo para seu arranjo espacial.

Uma célula não se parece com um caldo com diferentes elementos à deriva; Também não é uma entidade estática. Pelo contrário, é uma matriz organizada com organelas localizadas em áreas específicas, e esse processo ocorre graças ao citoesqueleto.

O citoesqueleto está envolvido no movimento. Isso acontece graças às proteínas motoras. Esses dois elementos combinam e permitem deslocamentos dentro da célula.

Também participa do processo de fagocitose (um processo no qual uma célula captura uma partícula do ambiente externo, que pode ou não ser alimento).

O citoesqueleto permite que a célula seja conectada ao seu ambiente externo, física e bioquimicamente. Esse papel de conector é o que permite a formação de tecidos e junções celulares.

Estrutura e componentes

O citoesqueleto é composto por três tipos diferentes de filamentos: actina, filamentos intermediários e microtúbulos.

Atualmente, um novo candidato é proposto como um quarto filamento do citoesqueleto: septina. Cada uma dessas partes é descrita em detalhes abaixo:

Filamentos de actina

Os filamentos de actina têm um diâmetro de 7 nm. Eles também são conhecidos como microfilamentos. Os monômeros que compõem os filamentos são partículas em forma de balão.

Embora sejam estruturas lineares, não têm formato de “barra”: giram em seu eixo e se assemelham a uma hélice. Eles estão ligados a uma série de proteínas específicas que regulam seu comportamento (organização, localização, comprimento). Existem mais de 150 proteínas capazes de interagir com a actina.

Os extremos podem ser diferenciados; um é chamado mais (+) e o outro menos (-). Nessas extremidades, o filamento pode crescer ou diminuir. A polimerização é visivelmente mais rápida no extremo; para que a polimerização ocorra, é necessário ATP.

A actina também pode ser como um monômero e ser livre no citosol. Esses monômeros estão ligados a proteínas que impedem sua polimerização.

Funções do filamento de actina

Os filamentos de actina têm um papel relacionado ao movimento celular. Eles permitem que diferentes tipos de células, organismos unicelulares e multicelulares (um exemplo são as células do sistema imunológico), se movam em seus ambientes.

A actina é bem conhecida por seu papel na contração muscular. Juntamente com a miosina, eles são agrupados nos sarcômeros. Ambas as estruturas tornam possível esse movimento dependente de ATP.

Filamentos intermediários

O diâmetro aproximado desses filamentos é de 10 µm; daí o nome “intermediário”. Seu diâmetro é intermediário em relação aos outros dois componentes do citoesqueleto.

Cada filamento está estruturado da seguinte forma: uma cabeça em forma de globo no terminal N e uma cauda de forma semelhante no carbono do terminal. Essas extremidades são conectadas umas às outras por uma estrutura linear formada por hélices alfa.

Essas “cordas” têm cabeças globulares que têm a propriedade de se enrolar com outros filamentos intermediários, criando elementos de bloqueio mais espessos.

Os filamentos intermediários estão localizados em todo o citoplasma celular. Eles se estendem para a membrana e geralmente são anexados a ela. Esses filamentos também são encontrados no núcleo, formando uma estrutura chamada “lâmina nuclear”.

Este grupo é classificado por sua vez em subgrupos de filamentos intermediários:

– Filamentos de queratina.

– filamentos de vimentina.

– Neurofilamentos.

– placas nucleares.

Papel dos filamentos intermediários

São elementos extremamente fortes e resistentes. De fato, se os compararmos com os outros dois filamentos (actina e microtúbulos), os filamentos intermediários ganham estabilidade.

Graças a essa propriedade, sua principal função é mecânica, resistindo a alterações celulares. Eles são encontrados em abundância em tipos de células que sofrem estresse mecânico constante; por exemplo, nas células nervosas, epiteliais e musculares.

Ao contrário dos outros dois componentes do citoesqueleto, os filamentos intermediários não podem ser montados e descartados por suas extremidades polares.

São estruturas rígidas (para poder cumprir sua função: suporte celular e resposta mecânica ao estresse) e a montagem dos filamentos é um processo dependente da fosforilação.

Os filamentos intermediários formam estruturas chamadas desmossomas. Juntamente com uma série de proteínas (caderinas), são criados esses complexos que formam as junções entre as células.

Microtúbulos

Os microtúbulos são elementos ocos. Eles são os maiores filamentos que constituem o citoesqueleto. O diâmetro dos microtúbulos em sua parte interna é de cerca de 25 nm. O comprimento é bastante variável, na faixa de 200 nm a 25 µm.

Estes filamentos são indispensáveis ​​em todas as células eucarióticas. Eles emergem (ou nascem) de pequenas estruturas chamadas centrossomas e daí se estendem até as bordas da célula, em contraste com os filamentos intermediários, que se estendem por todo o ambiente celular.

Microtúbulos são compostos de proteínas chamadas tubulinas. A tubulina é um dímero formado por duas subunidades: α-tubulina e β-tubulina. Estes dois monômeros são unidos por meio de ligações não covalentes.

Uma de suas características mais relevantes é a capacidade de crescer e encurtar, sendo estruturas bastante dinâmicas, como nos filamentos de actina.

As duas extremidades dos microtúbulos podem ser diferenciadas uma da outra. Portanto, diz-se que nesses filamentos há uma “polaridade”. Em cada um dos extremos – chamado de mais positivo e menor ou negativo – ocorre o processo de auto-montagem.

Esse processo de montagem e degradação do filamento gera um fenômeno de “instabilidade dinâmica”.

Função microtúbulo

Microtúbulos podem formar estruturas muito diversas. Eles participam dos processos de divisão celular, formando o fuso mitótico. Esse processo ajuda cada célula filha a ter um número igual de cromossomos.

Eles também formam os apêndices em forma de chicote usados ​​para a mobilidade celular, como cílios e flagelos.

Os microtúbulos servem como vias ou “estradas” nas quais diferentes proteínas que possuem a função de transporte viajam. Essas proteínas são classificadas em duas famílias: cinesina e dineína. Eles podem viajar longas distâncias dentro da célula. O transporte em distâncias curtas geralmente é realizado com actina.

Essas proteínas são os “pedestres” das estradas formadas por microtúbulos. Seu movimento se assemelha muito a uma caminhada no microtúbulo.

O transporte envolve o movimento de diferentes tipos de elementos ou produtos, como vesículas. Nas células nervosas, esse processo é bem conhecido porque os neurotransmissores são liberados nas vesículas.

Os microtúbulos também participam da mobilização de organelas. Particularmente, o aparelho de Golgi e o retículo endosplásmico dependem desses filamentos para tomar sua posição correta. Na ausência de microtúbulos (em células experimentalmente mutadas), essas organelas mudam significativamente de posição.

Outras implicações do citoesqueleto

Em bactérias

Nas seções anteriores, o citoesqueleto de eucariotos foi descrito. Os procariontes também têm uma estrutura semelhante e componentes semelhantes às três fibras que compõem o citoesqueleto tradicional. A esses filamentos é adicionado um pertencente à bactéria: o grupo MinD-ParA.

As funções do citoesqueleto nas bactérias são bastante semelhantes às funções que eles desempenham nos eucariotos: suporte, divisão celular, manutenção da forma celular, entre outras.

No câncer

Clinicamente, os componentes do citoesqueleto têm sido associados ao câncer. Como estão envolvidos nos processos de divisão, são considerados “brancos” para entender e atacar o desenvolvimento descontrolado das células.

Referências

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