Aula 3 - Citoesqueleto

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CITOESQUELETO 
Juliana de Assis S. Gomes 
Estanislau 
estanislau.juliana@gmail.com 
 Para que as células funcionem adequadamente, elas devem: 
se organizar no espaço e interagir mecanicamente com o ambiente ao seu redor; 
adotar uma variedade de formas; 
ter a capacidade de conduzir movimentos coordenados e direcionados, 
reorganizar seus componentes internos como decorrência dos processos de 
crescimento, divisão e/ou adaptação do ambiente, 
 
Todas essas funções mecânicas e estruturais apresentam-se altamente 
desenvolvidas nas células eucariotas, sendo dependentes de um extraordinário 
sistema de filamentos denominados CITOESQUELETO 
Citoesqueleto: Aspectos gerais 
 Separa os cromossomos durante a mitose e a seguir divide a célula em duas; 
 Guia e direciona o tráfego intracelular de organelas, transportando materiais de 
uma região a outra das células; 
 Dá suporte frágil as membranas plasmáticas e proporciona as ligações 
mecânicas que fazem com que esta célula resista a estresses e esforços sem 
que seja rasgada ou destruída; 
 Permite o movimento das células: Espermatozóides (nadar), Leucócitos 
(migração); 
 Permite a contração das células musculares; 
 Permite aos neurônios que se estendam seus axônios e dendritos; 
 Guia o crescimento da parede celular vegetal; 
 Controla a diversidade de formas das células eucariotas; 
Citoesqueleto: Aspectos gerais 
 O citoesqueleto é uma estrutura dinâmica que se organiza de maneira 
permanente durante toda a vida da célula formando as bases de sua estrutura 
física e de sua própria dinâmica, a tal ponto que se não existisse citoesqueleto, 
não haveria defesa contra as infecções nem cicatrização das feridas. 
Tampouco haveria forma corporal nem atividade muscular, não existiria divisão 
celular e a fagocitose e a secreção de produtos seriam impossíveis, não 
haveria transporte celular nem intracelular, como tampouco a fertilização ou 
desenvolvimento embrionário. 
Citoesqueleto: Aspectos gerais 
1. Filamentos intermediários 
10 nm em diâmetro 
 
As diferentes atividades do citoesqueleto dependem de 3 tipos de proteínas 
filamentosas: 
Proporcionam resistência mecânica 
2. Microtúbulos 
25 nm em diâmetro 
Determinam o posicionamento de organelas delimitadas por membrana e 
direcionam o transporte intracelular 
Citoesqueleto: Aspectos gerais 
3. Filamentos de Actina 
5-9 nm em diâmetro 
 
Determinam a forma da superfície celular e são necessários à locomoção da 
célula como um todo. 
Proteínas acessórias – interligam os filamentos entre si e os conectam aos 
outros componentes celulares. Ex : Proteínas motoras. 
Citoesqueleto: Aspectos gerais 
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS 
 São chamadas de intermediárias por possuírem diâmetros de 8 a 10 nm, que é 
um valor intermediário entre o diâmetro de filamentos de actina e microtúbulos; 
 São fibras formadas de proteínas encontradas no citoplasma e no núcleo da 
maioria das células animais, em forma de corda 
 São estruturas relacionadas basicamente à sustentação da célula e do envelope 
nuclear e não ao movimento. 
 
 
 
 
 
Dímero 
supertorcido 
Tetrâmero 
Dois dímeros antiparalelos 
2 Tetrâmeros 
associados e suas extremidades 
8 Tetrâmeros 
Filamento 
Monômero proteíco 
Alfa hélice 
Região globular 
Citoesqueleto: Filamentos intermediários 
O filamento intermediário formado não apresenta uma estrutura polarizada 
Cada filamento intermediário individual apresenta uma secção de 32 hélices a 
enroladas 
Esse grande número de polipeptídios organizados em conjunto e mantidos 
unidos por interações hidrofóbicas laterais fortes confere semelhança a um cabo. 
Podem ser facilmente flexionados, mas é difícil rompê-los 
Mecanismos de associação e dissociação dos filamentos intermediários é menos 
conhecido. 
Existem diferentes famílias de filamentos intermediários e esses são expressos em 
diferentes tipos celulares. 
Citoesqueleto: Filamentos intermediários 
Citoesqueleto: Filamentos intermediários 
As laminas nucleares estão associadas ao 
envoltório nuclear e são formadas por laminas A, B 
e C. 
Desagregam-se durante a mitose e tornam-se a 
reunir quando a mitose termina (fosforilação e 
desfosforilação) 
Serve para esqueleto para cromatina, as 
proteínas associada à cromatina, os poros 
nucleares e as membranas do envoltório nuclear. 
Está envolvida na organização nuclear, regulação 
do ciclo celular e diferenciação. 
Laminas 
Citoesqueleto: Filamentos intermediários 
QUERATINAS 
•Existem mais de 20 tipos de queratinas no 
epitélio humano e mais 8 tipos de queratinas 
duras presentes nas unhas e cabelo. 
 
•Cada filamento de queratina é constituído a 
partir de uma mistura equitativa de cadeias de 
queratina tipo I (ácidas) e tipo II 
(neutras/básicas). 
 
•Redes de queratinas interligadas, unidas por 
ligações dissulfeto, podem sobreviver mesmo 
à morte das células, formando coberturas 
resistentes para animais, como ocorre nas 
camadas externas da pele e nos cabelos, 
unhas, nas garras e escamas. 
 
Citoesqueleto: Filamentos intermediários 
Citoesqueleto: Filamentos intermediários 
•Em células epiteliais os filamentos de queratina conferem resistência mecânica, 
em parte pelo ancoramento dos filamentos intermediários a regiões de contato 
célula-célula denominadas de DESMOSSOMOS, ou de contato da célula-matriz, 
denominadas HEMIDESMOSSOMOS, que ancoram as células na lâmina basal. 
 
Proteínas associadas: desmoplaquinas e placoglobinas 
Apresentam grande resistência à tensão, e sua função é permitir que as células 
resistam ao estresse mecânico ocasionado quando são destendidas 
Estiramento de uma camada de 
células que contem filamentos 
intermediários 
Estiramento de uma camada de 
células que NÃO contem 
filamentos intermediários 
Células permanecem 
intactas e unidas 
Ruptura das células 
Citoesqueleto: Filamentos intermediários 
 
 Na doença humana EPIDERMOLISE BULHOSA SIMPLES mutações nos genes 
de Plectina (proteína acesória) leva alteração na estabilização das queratinas que 
são normalmente expressos na camada celular basal da epiderme, quebram a rede 
de filamentos e a epiderme se torna fraca e de fácil dano mecânico. 
Citoesqueleto: Filamentos intermediários 
Citoesqueleto: Filamentos intermediários 
Esclerose lateral amiotrófica (ELA) é uma doença progressiva ainda sem cura que 
está associada a montagem anormal dos neurofilamentos no corpo celular e axônio de 
neurônios motores, os quais podem interferir com o transporte axonal anormal. 
À medida que esses neurônios atrofiam e degeneram, os músculos controlados 
enfraquecem e a pessoa perde o controle dos movimentos. 
Outras doenças degenerativas: Allzheimer 
 
 Stephen Hawking 
Neurônio e célula 
muscular normal 
Neurônio e célula 
muscular afetado 
pela ELA 
MICROTÚBULOS 
São tubos de proteína ocos e não ramificados, que podem dissociar-se 
rapidamente em um local e se reunir em outra. 
Estão presentes em todas as células eucarióticas e é o filamento mais 
abundante no cérebro de animais; 
São rígidos e desempenham papel significativo no desenvolvimento e na 
manutenção da forma das células; 
São polímeros que se estendem por todo o citoplasma e governam a localização 
de organelas membranosas e outros componentes celulares; 
Criam um sistema de conexões dentro da célula frequentemente comparado a 
trajetos de trilha de trem, ao longo dos quais ocorre o movimento vesicular. 
 
 
 
 
Um microtúbulo é umaestrutura cilíndrica oca e firme, constituída de 13 
protofilamentos paralelos, cada um deles compostos de partes iguais de 
subunidades de α e β –tubulinas. 
 
 
 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
organização em espiral 
polimerização 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
Ao longo do eixo longitudinal , o “topo” de uma 
molécula -tubulina forma uma interface com a 
“base” de uma molécula -tubulina (polaridade 
estrutural distinta). 
Além disso, perpendicularmente a essas 
interações, são formados contatos laterais entre 
protofilamentos vizinhos. 
Ambos contatos longitudinais e laterais são 
repedidos em um arranjo helicoidal, permitindo uma 
estrutura rígida e difícil de sofrer dobramento. 
 
 
 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
A polaridade estrutural distinta dos microtúbulos faz com que as duas 
extremidades de cada polímero sejam diferentes entre si, estas diferenças 
refletirão nas taxas de crescimento do filamento. 
 Extremidade mais (+) refere-se ao local onde a taxa de crescimento 
quanto a dissociação ocorrem mais rapidamente, e a outra extremidade 
recebe o nome de extremidade menos (-). 
 
 
 
Extremidade (+) 
Extremidade (-) 
Em geral, os microtúbulos crescem a 
partir de um centro de organização de 
microtúbulos (MTOC), localizado próximo 
ao núcleo, e se estende no sentido da 
periferia. 
A polimerização dos dímeros de tubulina 
é dependente de GTP. 
 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
Na maioria das células, existe um MTOC único e bem definido, chamado 
centrossomo, localizado próximo do núcleo. 
A partir desse ponto focal, os microtúbulos emanam radialmente, em uma 
conformação em forma de estrela, sofrendo um contínuo crescimento ou 
encurtamento (controla os limites da célula e posiciona o centrômero na posição 
central da célula). 
Um par de centríolos encontra-se inserido no centrossomo, os quais se tornarão 
os corpos basais de cílios e flagelos em células móveis. 
Os centríolos organizam a matriz centrossomal garantindo a sua duplicação 
durante cada ciclo celular ao mesmo tempo que cada centríolo é duplicado. 
 
 
 
 
Funções dos microtúbulos: 
 -Transporte de vesícula intracelular (p. ex., movimento de vesículas 
secretoras, endossomos, lisossomos) – Proteínas motoras 
 -Fixação de cílios e flagelos 
 -Fixação dos cromossomos no fuso mitótico e seu movimento durante a 
 mitose 
 -Manutenção do formato celular, principalmente sua assimetria 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
Proteínas motoras moleculares participam do transporte de organelas, da 
mitose, meiose, e transporte de vesículas sinápticas nos axônios de neurônios e 
regulam a velocidade ao longo do trajeto do microtúbulo 
Dineína- movimentam no sentido da extremidade(-), sendo capazes de 
transportar organelas da periferia celular no sentido do MTOC. 
Cinesina- movimentam no sentido da extremidade(+), sendo capazes de 
transportar organelas do centro da célula no sentido da periferia celular. 
 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
Dineínas são necessárias para o 
posicionamento do Golgi próximo ao 
centro celular, movendo as vesículas 
do Golgi em direção às 
extremidades (-) dos microtúbulos 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
Transporte de vesícula intracelular (os microtúbulos servem como guias até os 
destinos apropriados). 
 Fluxo axonal 
Fluxo anterógrafo 
Pericário para axônio 
CINESINA 
Fluxo retrógrafo 
Axônio para pericário 
DINEÍNA 
• Movimento para o axônio de proteínas sintetizadas no pericário 
•Transporte de substâncias do axônio para o corpo do neurônio. 
• Leva diversas moléculas a serem utilizadas no corpo celular assim como material 
captado por endocitose, incluíndo vírus (p.ex, vírus da raiva) e toxinas do tétano (dessa 
maneira podem atingir o SNC). 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
Conectam cada um 
dos cromossomos 
ao pólo do fuso 
Mantêm unidas as 
duas metades do 
fuso 
Podem interagir 
com o córtex 
celular 
Formação do fuso mitótico 
Proteínas motoras axonal (cílios e flagelos): responsável pelo deslizamento de 
um microtúbulo contra um microtúbulo adjacente do axonema o que efetua seu 
movimento 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
Cílios e flagelos são apêndices celulares encontrados em 
vários tipos de células. 
Os flagelos são encontrados em espermatozóides e em 
vários protozoários. Por um movimento ondulatório 
possibilitam que a células que os possui nade através dos 
seus meios líquidos 
Os cílios tendem a ser mais curtos do que os flagelos e 
estão organizados de forma similar a eles, porem o 
movimento “batem como um chicote”. 
Grande quantidade de cílios (corpo humano): Trato 
respiratório e Tuba uterina 
 
 
Cílios e flagelos 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
Movimento ondulado 
 do flagelo 
Batimento de um cílio 
(~nado de peito) 
Os cílios e os flagelos se movem pelo dobramento do 
axonema 
O axonema é composto de microtúbulos e proteínas 
associadas. 9 duplas de microtúbulos estão arranjadas, 
em forma de anel, em volta de 1 par de microtúbulos 
centrais (arranjo 9 + 2). 
Dineína ciliar forma pontes entre os pares de 
microtúbulos adjacentes em toda a circunferência do 
axonema. Quando as dineínas são ativadas que se 
movimentam sobre os microtúbulos, forçando o 
deslizamento de um sobre o outro. 
 
 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
Defeitos hereditários da dineína ciliar causam a síndrome de Kartagener. 
Esterilidade masculina (imobilidade dos espermatozóides), alta suscetibilidade 
a infecções respiratórias (paralisação dos cílios), defeitos na determinação do 
eixo lateral do corpo durante os estágios iniciais do desenvolvimento 
embrionário. 
 
 
Flagelos e cílios são formados a partir do corpúsculo basal. 
Os corpúsculos basais possuem a mesma estrutura dos centríolos que estão 
inseridos na região central dos centrossomos. 
9 grupos de 3 microtúbulos formam a parede dos centríolos e do corpúsculo 
basal (arranjo 9+0). 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
2 centrais 
9 periféricos 
Corpúsculo 
Basal = centríolos 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
cílios (C) e microvilos (MV) axonema 
(AX) , corpúsculo basal (CB) radículas 
ciliares (RC) 
 
 microtúbulos curtos 
 localizados próximos ao núcleo e ao Golgi 
 formam o centro de organização do fuso 
mitótico 
são formados a partir da divisão de centríolos 
pré-existentes. (células em repouso (1 par), 
células em divisão (2) 
A duplicação dos centríolos ocorre ao mesmo 
tempo que a síntese de DNA. 
 
Centríolos 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
 A sobrevivência de uma célula eucariótica depende de um equilíbrio entre 
associação e dissociação dos filamentos citoesqueléticos. 
Os microtúbulos são estruturas lábeis, sensíveis a várias drogas anti-mitóticas e 
quimioterápicos (Colchicina e Taxol). Provocam a morte de células que se 
encontram em divisão. 
Colchicina liga-se a tubulina livre, estabilizando-ae provocando a 
despolimerização dos microtúbulos e evitando a sua polimerização (é empregada 
no estudo de cromossomos, já que interage na formação do fuso detém a mitose na 
metáfase). 
Taxol liga-se e estabiliza microtúbulos, provocando o aumento efetivo da 
polimerização da tubulina, impedindo a despolarização. 
Efeito do Taxol nos microtúbulos de uma célula epitelial 
Citoesqueleto: Microtúbulos 
Estão presentes em quase todos os tipos de células 
As moléculas de actina (42KDa) são abundantes e podem 
constituiraté 20% do total protéico de algumas células 
Se reúnem espontaneamente através de polimerização em um 
arranjo helicoidal linear de fita dupla, formando filamentos de 5 a 
9nm de diâmetro. 
São mais finos, mais curtos e mais flexíveis. 
Estão dispersos por toda a célula, mas predominantemente logo 
abaixo da MP (Resistência e Forma). 
Actina G (actina globular – livre no citoplasma) e Actina F (actina 
filamentosa – polimerizada) 
FILAMENTOS DE ACTINA 
Cada filamento é composto por uma cadeia espiralada de moléculas idênticas de 
actina globular, todas “apontando para a mesma direção em relação ao eixo da 
cadeia; apresentam polaridade (extremidade +/-) 
Cada subunidade apresenta um sítio de ligação a um nucleotídeo (ATP) 
 
Citoesqueleto: Filamentos de Actina 
Citoesqueleto: Filamentos de Actina 
Instabilidade e Estabilidade dos Filamentos 
de actina 
 
Formam diversos tipos de projeções na 
superfície celular (lamelipódios) locomoção 
•Estruturas estáveis (esteriocílios) vibram em 
resposta ao som 
•Arranjos estáveis possibilitam aderência a 
substratos 
 
Interação entre os filamentos de actina com as 
proteínas acessórias (miosina, vilina, fimbrina). 
 
Filamentos 
 de actina 
Filamentos 
 de actina 
Glicocálice 
Microvilos 
Filamentos 
 de actina 
Filamentos 
 de actina 
Glicocálice 
Proteínas que 
interagem com a 
actina: Miosina, 
Calmodulina 
Vilina Fimbrina 
Trama 
terminal 
Capuz 
Microvilos 
Glicocálice 
Borda em 
escova camada 
compacta de 
microvilos 
Citoesqueleto: Filamentos de Actina  Microvilosidades (células epiteliais 
intestinais – aumentam a superfície de 
absorção dos nutrientes) 
Os estereocílios são projeções citoplasmáticas da superfície celular, no entanto 
não são dotados de movimentos 
São projeções digitiformes e ramificadas da superfície apical das células 
epiteliais 
Contém eixo de actina unidos por ligações cruzadas a outras proteínas e não 
apresentam axonema 
Célula basal espermatozóides 
Esteríocilios Célula 
cilindrica 
Tecido 
conjuntivo 
Citoesqueleto: Filamentos de Actina 
 Presentes em células do epidídimo 
(aumentam a superfície de absorção para 
nutrientes, e os restos citoplasmáticos dos 
espermatozóides provenientes do 
processo de morfodiferenciação das 
espermátides em espermatozóides. 
 Tais estruturas também estão 
presentes nas células sensoriais (pilosas) 
da orelha. 
Vilina 
Fimbrina 
Citoesqueleto: Filamentos de Actina 
Espectrina (filamento intermediário) é 
uma proteína longa e bastante flexível, 
forma uma ligação bastante distante 
com os filamentos de actina e está 
também associada a proteínas 
periféricas na MP, bem próximas ao 
córtex celular, formando um córtex 
rígido capaz de promover o suporte 
mecânico para a MP que o envolve, e 
permite que as hemácias retorne a sua 
forma original após passar por um 
capilar 
Processo de ativação de plaquetas 
filamentos de 
capeados em 
plaquetas não 
ativadas 
filamentos quebrados 
capeados, em sua 
maioria por gelsina 
ativada por Ca2+ 
remoção da 
gelsina , rápido 
crescimento dos 
filamentos 
plaqueta ativada 
esparramando-se, 
ligação com coágulo 
e contração 
Influxo 
de 
Ca2+ 
lento 
aumento 
PIP2 
Arranjo dos 
feixes e 
interligação 
entre os 
filamentos 
Citoesqueleto: Filamentos de Actina 
Durante a mitose, a actina e a miosina II 
acumulam-se na linha equatorial da célula 
em divisão, formando um anel contrátil, 
circundando a célula. 
À medida que ocorre a citocinese 
(divisão do citoplasma), o diâmetro do anel 
contrátil diminui. 
Experimentos comprovaram que a 
citocinese depende da miosina II ativa, 
pois ela desliza sobre os filamentos de 
actina em direções opostas, que vai 
causar a divisão celular. 
Citoesqueleto: Filamentos de Actina 
Citoesqueleto: Filamentos de Actina 
Diversas células podem deslizar sobre um substrato sólido 
Células da crista neural (diferentes distinos: melanócitos, neurônios sensitivos, 
células da glia) 
Macrófagos, neutrófilos, osteoclastos, fibroblastos, células cancerígenas 
Processos: Protrusão, ligação e tração. 
 
 
Protrusão: polimerização de actina que 
impulsiona a MP para frente. 
Estruturas protusivas (filopódios, lamelopódio; 
e pseudópodes) 
Ligação: o citoesqueleto conecta-se através 
da membrana plasmática com o substrato, 
proporcionando aderência para a translocação 
e deslocamento da célula (tração) 
Citoesqueleto: Filamentos de Actina 
Citoesqueleto: Filamentos de Actina 
Resumindo..... 
 
 
 
 
 
Filamentos 
intermediários 
 
Fibras semelhantes a 
corda 
 
8-10nn 
 
Várias proteínas 
filamentares 
 
Sem atividade enzimática 
 
 
Estruturas apolares
 
Estruturas fortes e estáveis 
 
Proporcionam resistência 
mecânica 
 
 
 Microtúbulos
 
 
Cilindros ocos, longos e 
não ramificados 
 
20-25nn 
 
Dímeros de e
tubulina 
 
Atividade hidrolítica do 
GTP 
 
Polaridade 
 
Instabilidade dinâmica 
 
Determinam o 
posicionamento de 
organelas delimitadas por 
membrana e direcionam o 
transporte intracelular 
 
 
Filamentos 
de actina 
 
Arranjo helicoidal linear 
filamento duplo 
 
6-8nn 
 
Monômeros de actina G 
 
 
Atividade hidrolítica do ATP 
 
 
Polaridade 
 
Filamentos finos e flexíveis 
 
Determinam a forma da 
superfície celular e são 
necessários à locomoção da 
célula como um todo.