Citoesqueleto

El Citoesqueleto

En preparaciones comunes de microscopía en luz visible o electrónica, el citoesqueleto se presenta transparente y por lo tanto, invisible. Generalmente no se lo dibuja en los esquemas de la célula pero es un componente celular importante, complejo y dinámico. El citoesqueleto,, mantiene la forma de la célula, "ancla" las organelas en su lugar y mueve parte de la célula en los procesos de crecimiento y movilidad.

Existen varios tipos de filamentos de proteínas que constituyen el citoesqueleto: microfilamentos, microtúbulos y filamentos intermedios.

Los microtúbulos están formados por subunidades de una proteína llamada tubulina y a menudo son utilizados por la célula para mantener su forma, son también el mayor componente de cilias y flagelos.

Los microfilamentos están formados por subunidades de la proteína actina. Tienen aproximadamente un tercio del diámetro del microtúbulo y, a menudo, son usados por la célula tanto para cambiar su estructura como para mantenerla.

Existe un gran número de proteínas asociadas con el citoesqueleto que controlan su estructura tanto por medio de la orientación y direccionamiento de los grupos de filamentos como del movimiento de los mismos. Un grupo particularmente interesante de las proteínas asociadas al citoesqueleto son "motores" celulares, como la miosina (un "motor" que mueve filamentos de actina) y la kinesina (un "motor" de microtubulo).

Los tres componentes del citoesqueleto están interconectados y forman un reticulado, que se extiende desde la superficie celular hasta el núcleo. Este sistema está construido sobre la base de un modelo arquitectónico común que se encuentra en una sorprendente variedad de sistemas naturales y se conoce como de integridad tensional ("tensegrity"). Con esta expresión se indica que el sistema se estabiliza mecánicamente a si mismo, en razón del modo en que las fuerzas de compresión y tensión se distribuyen y equilibran dentro de la estructura.

Las estructuras que responden a este modelo de integridad tensional no alcanzan la estabilidad mecánica por la resistencia de los miembros individuales sino por la manera en que la estructura en su conjunto distribuye y equilibra las tensiones mecánicas. En estas estructuras la tensión se transmite sin solución de continuidad a través de todos los elementos estructurales.En otras palabras, un incremento de tensión en un elemento cualquiera de la estructura se hace sentir en todos los demás. Este aumento global de presión se equilibra por un aumento de la compresión de determinados elementos distribuidos por la estructura. Un ejemplo arquetípico de estas estructuras son las cúpulas geodésicas de Buckminster Fuller.

Debe hacerse notar que las reglas universales que rigen en la construcción se aplica a la formación de estructuras orgánicas, desde moléculas hasta tejidos.

Centríolos y Cuerpos basales.

Básicamente son la misma cosa, son estructuras interconvertibles. Un centríolo esta hecho de nueve haces de tripletes de microtúbulos. Un triplete contiene un microtúbulo completo fusionado a dos incompletos. Los cuerpos basales se encuentran relacionados con cilios y flagelos donde, como los centríolos, están asociados al citoesqueleto.

Los centríolos tienen un rol vital en la división celular. Se encuentran rodeados por un material que se tiñe densamente el material pericentriolar, a partir del cual se originan los microtúbulos, inclusive en células sin centríolos los microtúbulos se originan de este material.

Los centríolos, son a menudo conocidos por su rol en la división celular. Son los integrantes del centrosoma que consta de dos centríolos perpendiculares entre sí. Los centríolos parecen determinar la posición del material pericentriolar, que a su vez afecta la polaridad de la célula. Cabe destacar que el centrosoma funcional de un embrión suele proceder del espermatozoide fecundante.

Si desea ampliar este tema consulte esta bibliografía.

Guía Sobre el Citoesqueleto

Microtubulos, microfilamentos y filamentos intermedios

El Citosqueleto

http://www.biologia.arizona.edu/cEll/tutor/cyto/page1.html

Citoesqueleto

http://www2.uah.es/biologia_celular/LaCelula/Cel5CK.html

CancerQuest

http://cancerquest.org/index.cfm?page=46&lang=spanish&changeto=spanish

Manual de Biología celular

http://w3.cnice.mec.es/eos/MaterialesEducativos/mem2001/biologia/citoplasma/esqueleto.htm

interacción entre la actina y otras moléculas -como la miosina-

¿Sabías que...?

Los filamentos de actina desempeñan un importante papel en la motilidad celular. Entre sus propiedades destaca su polaridad, que consiste en el comportamiento diferente de sus dos extremos: mientras que uno se polariza o se alarga (extremo positivo), el otro tiende a acortarse o despolimerizarse (extremo negativo). Además, los filamentos de actina intervienen en la fagocitosis, en los procesos de contracción muscular y en la producción de corrientes citoplasmáticas.

Por su parte, los filamentos intermedios son fibras proteicas de gran resistencia que desempeñan una función estructural en las células, sobre todo en aquellas que están sometidas a importantes tensiones mecánicas. Dependiendo del tipo celular predominan unos u otros (neurofilamentos en células nerviosas; vimentina en vasos sanguíneos, etc.) Precisamente esta diversidad resulta de enorme utilidad en la tipificación del origen de metástasis en procesos tumorales; de esa forma, determinando el tipo de filamento intermedio podremos conocer el tejido donde se produjo el tumor original. Pero es que, además, estos filamentos pueden ayudar en el diagnóstico prenatal de malformaciones congénitas.

Motores Moleculares

DINAÍNA, CINESINA Y DINAMINA

El funcionamiento del complejo actina-miosina hace patente que las estructuras del citoesqueleto resultan ideales como puntos de apoyo, guías y líneas de transmisión de las fuerzas desarrolladas por los motores moleculares en las células. No sorprende, por tanto, que los microtúbulos, algo más rígidos y resistentes que los filamentos de actina, constituyan el soporte para la operación de otros motores moleculares. Y en retrospectiva, tampoco causa mucho asombro que tales motores estén diseñados conforme al mismo principio que la miosina. De hecho, al menos en el primer caso que abordaremos a continuación, existe una gran similitud (Tabla 1) .

La dinaína —la proteína de la fuerza— es otra mecanoenzima que utiliza energía derivada de la hidrólisis del ATP para cambiar transitoriamente su conformación. Se trata también de una molécula de grandes dimensiones integrada por varias subunidades, las mayores de las cuales son dos cabezas globulares con un peso de 410 000 daltones cada una, en las que reside la actividad de ATPasa. Esta actividad aumenta sustancialmente en presencia de microtúbulos. La dinaína fue inicialmente identificada como el motor que genera el movimiento de apéndices vibrátiles llamados cilios y flagelos que ciertas células poseen. En fechas más recientes ha podido comprobarse que hay otras formas de dinaína distribuidas en el citoplasma de una vasta variedad de organismos.

La característica distintiva de las dinaínas es su capacidad para avanzar sobre los microtúbulos, de manera análoga a como lo hace la miosina sobre los filamentos de actina (Figura V.4). Cabe aclarar que esta interacción es por el exterior y no por la estrecha luz de los microtúbulos, como justificadamente alguien pudiera pensar. Todo indica que las cabezas de la dinaína se afianzan a un sitio en la pared de los microtúbulos, en seguida cambian bruscamente de forma, y luego se desprenden para enderezarse y afianzarse en un nuevo sitio, repitiendo el ciclo sin cesar mientras dispongan de ATP.


La ATP-asa en el exonema rompe las moléculas de ATP y así obtiene energía para el movimento de los espermatozoides. Existe una teoría por la que los espermatozoides se mueven por un mecanismo oscilador. Alternando los movimientos oscilatorios derecho e izquierdo, los microtúbulos de la cola.



Espermatozoide.





El metabolismo del espermatozoide es aerobio y los iones Cl y Mg favorecen la motilidad. Mientras que el ión Ca+2 inhibe la motilidad.

Para una correcta motilidad es necesaria la apertura de los canales de Ca+2 y también que haya un cambio en la concentración de nucleótidos en el exonema, en la porción proximal de la cola.
Además, cualquier sustancia que inhibe la actividad enzimática en el espermatozoide es una sustancia tóxica para el que impide su motilidad.

El movimiento comienza en la porción más proximal de la cola (axonema) y va hacia el final. La vaina proteica controlará el batido de la cola, para que no sea muy brusco. Hay una serie de glándulas que liberarán líquido seminal fundmental para el recorrido del espermatozoide. Las glándulas se encuentran en el recorrido de éste. Así irán adquiriendo motilidad a lo largo del epidídimo, en el conducto deferente, con las secreciones de las distintas glándulas.

En el toro, la velocidad del espermatozoide es de 72 micras por segundo y en hombre, de 35 a 50. El pH óptimo es 7,5.

El testículo fetal es un órgano endocrino, actúa como tal. Es muy distinto al ovario feta, debido a que el testículo produce una gran cantidad de hormonas. Entre ellas:
• Testosterona: sintetizada por células de Leydig fetales.
• AMH (hormona antimülleriana): sintetizada por las células de Sertoli.

Estructura del espermatozoide

El espermatozoide va a tener una cabeza, donde se aloja el núcleo, y una estructura que le permita la motilidad (cola). En la porción anterior del núcleo está el acrosoma, que está bajo la membrana plasmática y lleva enzimas que libera en la fecundación. Detrás de la cabeza, está la región del cuello, que contiene el centriolo.


Cola: en la parte más gruesa, está el axonema, donde están las mitocondrias. Después sigue la cola más adelgazada. A lo largo de la cola, hay estructuras comunes, los microtúbulos. Existen 9 pares de microtúbulos periféricos y un par central. Se encuentran formados por protofilamentos. Uno de los anillos tiene 13 protofilamentos y otros 11.
Los protofilamentos están formados por:
• Tubulina: dos dímeros (a1, a2 [también a, b])
• Histona.
• Dineína: es una ATPasa. La función es actuar sobre el ATP de las mitocondrias y proporcionar movimiento al espermatozoide.




Los brazos de dineína son muy importantes. En el síndrome de Kartagener del hombre (también se ha estudiado en ratas) los individuos no son capaces de sintetizar dineína. Sus espermatozoides no tienen movilidad, además las células ciliadas del tracto respiratorio y tienen tasas grandes de enfermedades respiratorias. Tienen el corazón en el lado derecho “situs inversus”.

Referencias bibliográficas.

Frixione E. Meza I.(2006) Máquinas Vivientes ¿Cómo Se Mueven Las Células? Fondo De Cultura Económica. México, D.F. ISBN 968-l 6-4988-5

Referencias electrónicas.

Reproducción.

http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B4_INFORMACION/T409_REPRODUCCION/informacion.htm

Fecundación flotante.

http://ciencia.nasa.gov/headlines/images/fertility/graveffects_med_sp.gif

Novedades científicas.

http://www.novaciencia.com/2006/11/28/pildora-para-bloquear-la-eyaculacion/

Medline plus

http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/esp_imagepages/9875.htm

Recuperados el 10 de abril del 2007.