Citoesqueleto

los Citoesqueleto Consiste en una red dinámicamente cambiante de tres filamentos de proteínas diferentes en el citoplasma de las células.

Dan a la célula y las estructuras intracelulares organizativas, como orgánulos y vesículas, estructura, estabilidad y movilidad intrínseca (motilidad). Algunos de los filamentos sobresalen de la célula para apoyar la motilidad de la célula o el transporte dirigido de cuerpos extraños en forma de cilios o flagelos.

¿Qué es el citoesqueleto?

El citoesqueleto de las células humanas consta de tres clases diferentes de filamentos de proteínas. Los microfilamentos (filamentos de actina) con un diámetro de 7 a 8 nanómetros, que consisten principalmente en proteínas de actina, sirven para estabilizar la forma celular externa y la motilidad de la célula en su conjunto, así como las estructuras intracelulares.

En las células musculares, los filamentos de actina permiten que los músculos se contraigan de manera coordinada. Los filamentos intermedios, que tienen un espesor de alrededor de 10 nanómetros, también proporcionan resistencia mecánica y estructura a la celda. No participan en la motilidad celular. Los filamentos intermedios constan de varias proteínas y dímeros de las proteínas, que se combinan para formar haces enrollados como cuerdas (tonofibrillas) y son estructuras extremadamente resistentes al desgarro. Los filamentos intermedios se pueden dividir en al menos 6 tipos diferentes con diferentes tareas.

La tercera clase de filamentos consta de tubos diminutos, los microtúbulos, con un diámetro exterior de 25 nanómetros. Están formados por polímeros de dímeros de tubulina y son los principales responsables de todo tipo de motilidad intracelular y de la motilidad de las propias células. Para apoyar la propia movilidad de las células, los microtúbulos en forma de cilios o flagelos pueden formar procesos celulares que sobresalen de la célula. La red de microtúbulos se organiza principalmente a partir del centrómero y está sujeta a cambios extremadamente dinámicos.

Anatomía y estructura

Los grupos de sustancias microfilamentos, filamentos intermedios (IF) y microtúbulos (MT), los tres asignados al citoesqueleto, están casi omnipresentes dentro del citoplasma y también dentro del núcleo celular.

Los componentes básicos de los filamentos de micro o actina en los seres humanos consisten en 6 proteínas de actina isoformas, cada una de las cuales solo se diferencia en unos pocos aminoácidos. La proteína actina monomérica (G-actina) se une al nucleótido ATP y forma largas cadenas moleculares de monómeros de actina, cada uno de los cuales se separa de un grupo fosfato, de los cuales dos se conectan para formar filamentos helicoidales de actina. Los filamentos de actina en los músculos lisos y estriados, en los músculos del corazón y en los filamentos de actina no musculares difieren ligeramente entre sí. La formación y la descomposición de los filamentos de actina están sujetas a procesos muy dinámicos y se adaptan a los requisitos.

Los filamentos intermedios están formados por varias proteínas estructurales y tienen una alta resistencia a la tracción con una sección transversal de alrededor de 8 a 11 nanómetros. Los filamentos intermedios se dividen en cinco clases: queratinas ácidas, queratinas básicas, tipo desmina, neurofilamentos y tipo lamina. Mientras que las queratinas se encuentran en las células epiteliales, los filamentos de tipo desmina se encuentran en las células musculares de los músculos lisos y estriados, así como en las células del músculo cardíaco. Los neurofilamentos que están presentes en prácticamente todas las células nerviosas están compuestos por proteínas como Internexina, Nestina, NF-L, NF-M y otras. Los filamentos intermedios del tipo lamina se encuentran en todos los núcleos celulares dentro de la membrana nuclear del carioplasma.

Función y tareas

La función y tareas del citoesqueleto no se limitan de ninguna manera a la forma estructural y la estabilidad de las células. Los microfilamentos, que se encuentran principalmente en estructuras en forma de red directamente sobre la membrana plasmática, estabilizan la forma externa de las células. Pero también forman protuberancias de membrana como pseudópodos. Las proteínas motoras, a partir de las cuales se construyen los microfilamentos de las células musculares, aseguran las contracciones necesarias de los músculos.

Los filamentos intermedios de muy alta resistencia a la tracción son de gran importancia para la resistencia mecánica de las células. También tienen otras funciones. Los filamentos de queratina de las células epiteliales están conectados mecánicamente indirectamente entre sí a través de desmosomas, de modo que el tejido de la piel recibe una fuerza bidimensional similar a una matriz. Las IF están conectadas a los otros grupos de sustancias del citoesqueleto a través de proteínas asociadas a filamentos intermedios (IFAP), aseguran un cierto intercambio de información y la resistencia mecánica del tejido correspondiente. Esto crea estructuras ordenadas dentro del citoesqueleto. Enzimas como quinasas y fosfatasas aseguran que las redes se construyan, reestructuran y descompongan rápidamente.

Diferentes tipos de neurofilamentos estabilizan el tejido nervioso. Las laminas controlan la degradación de la membrana celular durante la división celular y su posterior reconstrucción. Los microtúbulos son responsables de tareas como controlar el transporte de orgánulos y vesículas dentro de la célula y organizar los cromosomas durante la mitosis. En las células en las que los microtúbulos forman microvellosidades, cilios, flagelos o flagelos, los MT también aseguran la motilidad de toda la célula o se encargan de la eliminación de mocos o cuerpos extraños. B. en la tráquea y el conducto auditivo externo.

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Enfermedades

Las alteraciones en el metabolismo del citoesqueleto pueden resultar de defectos genéticos o de toxinas suministradas externamente. Una de las enfermedades hereditarias más comunes asociadas con una interrupción en la síntesis de una proteína de membrana para los músculos es la distrofia muscular de Duchenne.

Un defecto genético impide la formación de distrofina, una proteína estructural que se requiere en las fibras musculares de los músculos esqueléticos estriados. La enfermedad se presenta en la primera infancia con un curso progresivo. Las queratinas mutadas también pueden tener efectos graves. La ictiosis, la llamada enfermedad de la caspa de los peces, conduce a la hiperqueratosis, un desequilibrio entre la producción y la exfoliación de las escamas de la piel, debido a uno o más defectos genéticos en el cromosoma 12. La ictiosis es la enfermedad hereditaria de la piel más común y requiere una terapia intensiva que, sin embargo, solo puede aliviar los síntomas.

Otros defectos genéticos que conducen a una interrupción del metabolismo de los neurofilamentos causan z. B. esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Algunas micotoxinas conocidas (toxinas de hongos), como las del moho y los agáricos de mosca, interrumpen el metabolismo de los filamentos de actina. La colchicina, la toxina del azafrán de otoño, y el taxol, que se obtiene de los tejos, se utilizan específicamente para la terapia de tumores. Intervienen en el metabolismo de los microtúbulos.