La Célula: Citosol y Citoesqueleto

Citoesqueleto

El citoesqueleto está compuesto por diferentes fibras proteicas que se extienden por el citosol. Tres tipos diferentes de proteínas de fibra proporcionan el marco a lo largo del cual se mueven las proteínas motoras moleculares.

Fibras proteicas

• Microfilamentos (filamentos de actina):
  • Estructura:
    • Los más pequeños
    • La proteína intracelular más común
    • 2 filamentos formados por polímeros de actina de aproximadamente 7 nm (F-actina) enrollados uno alrededor del otro (doble hélice)
    • El crecimiento es direccional (extremo positivo y negativo).
  • Función:
    • Se desensambla y se vuelve a ensamblar rápidamente (treadmilling, en inglés), lo que permite a la célula moverse
    • Proporciona una vía para la proteína motora miosina
    • Proporciona cierto soporte estructural a la célula
  • Ejemplos:
    • Contracciones musculares
    • Se ensamblan a lo largo de la circunferencia de la célula durante la citocinesis y se contraen para dividirla en 2 células hijas
    • Movimiento de los macrófagos dentro del cuerpo
    • Flujo citoplasmático (movimiento del citoplasma dentro de la célula)
• Filamentos intermedios:
  • Estructura:
    • Medio
    • 10 nm de diámetro
  • Compuesto por varias proteínas fibrosas diferentes
  • Función:
    • Mantenimiento de la forma de la célula
    • Organelos de anclaje
    • Componentes estructurales de la lámina nuclear
  • Ejemplos:
    • La queratina protege contra el estrés mecánico.
    • Conexión célula–célula y comunicaciones intercelulares
    • Más estable que los microfilamentos
    • Mayor resistencia a la tracción
• Microtúbulos:
  • Estructura:
    • Los más grandes
    • Espiral de 25–100 nm formada por alfa y beta tubulina
  • Función:
    • Anclaje en el centríolo cerca del núcleo
    • Crecimiento direccional: adición y sustracción de subunidades de tubulina
    • Autopistas para el transporte dentro de la célula mediante motores moleculares
  • Ejemplos:
    • Ensamblan y proporcionan el marco para el movimiento de los cromosomas durante la división celular
    • Forman cilios y flagelos, permitiendo el movimiento a través de la matriz extracelular

Motores moleculares

Las proteínas especializadas “caminan” por las autopistas de los microtúbulos, transportando organelos, sustratos o cromosomas dentro de la célula.

• Estructura:
  • Complejos proteicos:
    • Vesícula de transporte
    • Proteína de conexión
    • Proteína motriz
  • Diferentes complejos basados en la dirección del transporte:
    • La dineína (conector de dinactina) se mueve desde la periferia hacia el núcleo.
    • La kinesina se mueve desde el núcleo hacia la periferia.
• Función:
  • Convertir la energía química en energía cinética
  • Transporte de sustancias a lo largo de las “autopistas” de los microtúbulos
  • El ensamblaje camina hacia abajo del microtúbulo por hidrólisis de adenosin trifosfato (ATP, por sus siglas en inglés).
• Ejemplos:
  • Recorren el huso mitótico para separar las cromátidas hermanas durante la división celular
  • Transportan vesículas llenas de neurotransmisores por los axones de las neuronas

Citosol

• El citosol es un líquido que se encuentra dentro de las células (matriz fluida):
  • Agua (70%)
  • Iones disueltos (pH 7,0–7,4)
  • Pequeñas proteínas
  • Macromoléculas grandes y solubles en agua
• Rodeado por la membrana celular en las células procariotas
• Parte del citoplasma (todo el material dentro de la membrana celular, excepto el núcleo)
• Lugar de los procesos celulares eucariotas:
  • Transducción de señales
  • Citocinesis
  • Glucólisis
  • Vía de la pentosa fosfato
  • Biosíntesis de proteínas
  • Gluconeogénesis
  • Transporte de metabolitos y vesículas
• Áreas de organización dentro del citosol (los componentes no se mezclan al azar):
  • Gradientes de concentración: (e.g., calcio) pueden crearse cerca del canal abierto
  • Complejos de proteínas: se forman para pasar el sustrato a lo largo de la vía metabólica
  • Compartimentos de proteínas: se forman para separar el contenido del citosol (e.g., las enzimas del proteasoma dentro del proteasoma)
  • Microdominios creados por el citoesqueleto: pueden impedir que las proteínas más grandes accedan a zonas del citosol (tamizaje)