Citoesqueleto Celular e suas Funções

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Biologia Celular
Professor
Jailson Marques
Biologia Celular
CITOESQUELETO CELULAR
ORGANELAS MEMBRANARES
CITOESQUELETO CELULAR
Uma vez que o citosol é uma solução a manutenção da forma celular através
apenas da membrana plasmática não seria possível. A célula possui uma rede de
filamentos proteicos que funcionam como se fossem o alicerce de uma casa. É o
chamado citoesqueleto celular. Dentre as funções atribuídas ao citoesqueleto,
podemos citar:
• forma celular: a manutenção da forma celular e a grande variedade de morfologias
celulares existentes são possíveis graças à forma como as proteínas do
citoesqueleto estão distribuídas;
• movimentos celulares: a realização de movimentos celulares, como os que
ocorrem durante a fagocitose e na contração muscular;
• movimentos intracelulares: a manutenção da posição das organelas, bem como o
trânsito de vesículas pelo citoplasma e o processo de separação dos cromossomos
durante a divisão celular.
CITOESQUELETO CELULAR
• O citoesqueleto é formado por três classes de filamentos proteicos:
microtúbulos, filamentos intermediários e filamentos de actina, que formam o
citoesqueleto em si. Além disso, existem as proteínas acessórias que controlam o
surgimento dos filamentos, a interação entre eles e o movimento dessa rede.
• A interação entre os diversos grupos de proteínas que formam o
citoesqueleto permite que a célula se adapte rapidamente conforme a
necessidade. Fica fácil perceber a importância de uma resposta rápida do
citoesqueleto quando pensamos em todas as alterações que uma célula sofre
durante o processo de divisão celular.
CITOESQUELETO CELULAR
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FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
• Os filamentos intermediários atuam na manutenção da estrutura geral da
célula e no suporte, daí estarem distribuídos ao longo de toda a área celular e
concentrados ao redor do núcleo.
• Podem ser classificados em seis classes de acordo com a composição
proteica e distribuição celular. Dentre essas classes, podemos citar as
citoqueratinas ácidas (classe 1) e a citoqueratina básica (classe 2), que
apresentam distribuição mais ampla entre as células.
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
• As queratinas, ou citoqueratinas, são abundantes nas células epiteliais e, por
consequência, nos tecidos epiteliais, em que se espalham por todo o
citoplasma e se conectam às células vizinhas através dos desmossomos,
garantindo a coesão característica desse tecido.
• Outra classe muito abundante é a das laminas (classe 5), que estão associadas ao
envoltório nuclear e, ao contrário dos outros filamentos intermediários, são
encontradas exclusivamente no núcleo.
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
• Existem ainda os neurofilamentos, que, como o próprio nome já sugere, são
numerosos nos neurônios e estão localizados em abundância na região do
axônio.
• Existem ainda proteínas associadas a esses filamentos: são as proteínas ligadoras
que conectam os filamentos intermediários entre si e também com outros
filamentos do citoesqueleto, garantindo a coesão do sistema.
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MICROTÚBULOS
MICROTÚBULOS
• São filamentos longos e delgados formados por uma proteína chamada de
tubulina. Os monômeros de tubulina se unem formando dímeros que se associam
em forma de hélice, mas que estão em constante reorganização e crescimento
dentro do citoplasma celular.
• Embora estejam distribuídos por todo o citoplasma, existe uma maior
concentração desses filamentos na periferia da célula, enquanto no citoplasma
eles formam uma rede interconectada que permite o trânsito de vesículas e outras
estruturas.
MICROTÚBULOS
Os microtúbulos possuem várias funções dentro da célula, dentre elas, podemos
citar:
• transporte intracelular de vesículas e organelas, como os lisossomos, as vesículas
secretoras e os endossomos;
• motilidade celular através dos cílios e dos flagelos;
• movimentação dos cromossomos durante os eventos de mitose e meiose;
• participação na citocinese e na formação dos centríolos;
• motilidade celular, como observada na fagocitose;
• manutenção da forma celular, em especial naquelas células que não são simétricas.
MICROTÚBULOS
• Os centríolos são formados por nove trincas de microtúbulos distribuídos de
forma octogonal. São mais abundantes próximos ao núcleo e, ao seu redor, são
encontrados vários monômeros de tubulina.
• Embora sempre pensemos nos centríolos como estrutura responsável pelo
alinhamento dos cromossomos durante os eventos de mitose e meiose, essa
estrutura também é responsável por iniciar a formação dos cílios e dos flagelos.
MICROTÚBULOS
• Os centríolos vão fornecer o corpúsculo basal, base em cima da qual serão
construídos os cílios e os flagelos através da deposição de novas unidades
de tubulina, que empurrarão a membrana plasmática para fora. Durante o
processo de divisão celular, também existe a participação dos centríolos, que
atuarão na formação das fibras do fuso.
• Assim que se inicia o processo mitótico ou meiótico, os centríolos se posicionam
nos polos celulares, determinando o local de onde partirão os fusos mitóticos que
se ligarão aos centrômeros dos cromossomos, permitindo seu alinhamento e sua
separação durante a anáfase.
MICROTÚBULOS
MICROTÚBULOS
• Os cílios e os flagelos são duas estruturas associadas à motilidade celular
formadas através dos corpúsculos basais de origem centriolar. Cílios e
flagelos se diferenciam em relação ao tamanho e à função. Os cílios são
projeções menores e numerosas que ficam localizadas na superfície apical
de uma célula.
• Nos cílios, os microtúbulos estão distribuídos em paralelo e envoltos por
membrana. No ser humano, são encontrados nas tubas uterinas e no trato
respiratório e associados a células que secretam muco.
MICROTÚBULOS
• Uma característica desse apêndice é a capacidade de se deslocar de forma
unidirecional, permitindo o impulso de uma partícula de poeira em direção ao
meio externo, no caso do epitélio respiratório, ou ainda a condução do óvulo em
direção ao útero, no caso das tubas uterinas.
• Por outro lado, os flagelos são estruturas únicas e longas encontradas apenas
nos espermatozoides, quando se trata do ser humano. Os flagelos, ao se
movimentarem, impulsionam os espermatozoides para frente através de um
movimento semelhante ao de uma hélice em um barco. Porém, ao contrário
dos cílios, os flagelos precisam de uma maior quantidade de ATP para realizarem
seu movimento;
MICROTÚBULOS
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FILAMENTOS DE ACTINA
FILAMENTOS DE ACTINA
• Dentre todos os filamentos que formam o citoesqueleto, os filamentos de
actina, também chamados por alguns autores de microfilamentos, são os
mais curtos, finos e flexíveis de todos.
• Também é o filamento presente em todas as células do organismo, podendo
estar localizado na periferia celular, próximo à membrana plasmática, em que é
classificado como filamentos corticais, ou dispersos pelo citoplasma, sendo
chamados de filamentos transcelulares.
FILAMENTOS DE ACTINA
Podemos atribuir aos filamentos de acitina as seguintes funções:
• manutenção da forma celular: a interação entre os filamentos corticais, como os
transcelulares, é essencial para a manutenção da forma celular. Nas células epiteliais
existe uma prevalência de filamentos corticais, ao passo que nas células do tecido
conjuntivo, mais assimétricas, os filamentos transcelulares são mais abundantes;
• locomoção celular: através de movimentos chamados de ameboides, uma célula
pode se deslocar de uma região. É um movimento muito frequente durante o
desenvolvimento embrionário e das células de defesa para chegar até seu local de
atuação, mas também é observado em células tumorais que adquiriram capacidade
de invasão. Sua ação mais visível é no citoesqueleto das células musculares, em que
atua fortemente junto com outros filamentos no processo de contração muscular;
FILAMENTOS DE ACTINA
• fluxo citoplasmático: ocitoplasma não é um meio estático; a movimentação dos
fluidos ocorre graças à movimentação dos filamentos de actina. Além disso, junto
com os microtúbulos, também contribuem para a movimentação das organelas;
• fixação e movimento das proteínas de membrana: uma vez que esses
filamentos estão localizados próximos à membrana, eles são responsáveis pela
ancoragem das proteínas membranares e também pela adesão de uma célula à
outra em tecidos como os epiteliais;
• formação das microvilosidades: as microvilosidades são especializações
celulares presentes na superfície apical de células envolvidas em processos
absortivos, por exemplo, as células da mucosa intestinal
FILAMENTOS DE ACTINA
• Embora possam ser encontradas em vários tipos celulares, as
microvilosidades são mais abundantes nas células da mucosa intestinal
devido a sua característica absortiva. A presença das microvilosidades na
superfície apical das células aumenta a superfície de absorção celular.
• Estruturalmente, as microvilosidades são formadas por feixes paralelos de
filamentos corticais de actina que se projetam para o meio externo; na base
das microvilosidades, sustentando os feixes de actina, temos uma rede de
filamentos intermediários.
FILAMENTOS DE ACTINA
• O citoesqueleto das células musculares esqueléticas apresenta uma
estruturação especial devido ao papel que essas células desempenham no
organismo.
• As miofibrilas são formadas por filamentos de actina (mais finos) e miosina
(mais grossos) dispostos ao longo de toda a extensão da célula muscular e
organizados na forma de sarcômeros. Quando o músculo está relaxado, os
filamentos de actina e miosina estão separados; na presença de um estímulo
adequado, os filamentos se aproximam e interagem provocando o encurtamento
do sarcômero e a contração da musculatura.