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La Célula: Citosol y Citoesqueleto

El citoesqueleto de una célula es una red de fibras proteicas intracelulares que proporciona soporte estructural, ancla los organelos y ayuda al movimiento intra y extracelular. El citosol es el líquido del interior de la membrana celular que rodea los organelos y el citoesqueleto. El citosol es una solución compleja donde tienen lugar muchos procesos bioquímicos.

Última actualización: Abr 22, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Contenido

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
Motor molecular que se desplaza a lo largo del microtúbulo

Motor molecular que se desplaza a lo largo del microtúbulo

Imagen por Lecturio.

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)

Referencias

  1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Molecular Biology of the Cell. 4th edition. New York: Garland Science. How Cells Regulate Their Cytoskeletal Filaments. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26809/
  2. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Molecular Biology of the Cell. 4th edition. New York: Garland Science. The Cytoskeleton and Cell Behavior. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26930/
  3. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. (2000). Molecular Cell Biology. 4th edition. New York: W. H. Freeman. Section 18.1, The Actin Cytoskeleton. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21493/

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