Aula 14 CITOESQUELETO Matriz Extracelular

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Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Conjunto de fibras de natureza protéica, existente no citoplasma, 
responsável pela adesão, motilidade celular, forma da célula, tráfego 
de vesículas... 
 
Constituição 
 
microfilamentos de actina 
 
Microtúbulos 
 
filamentos intermédios 
 
Complexa rede de filamentos protéicos com estrutura dinâmica 
capaz de reorganizar-se continuamente 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
• Ptns reguladoras: controlam os processos de alongamento e redução dos 
filamentos principais. 
 
• Ptns de associação: conectam os filamentos entre si ou a outros 
componentes celulares. 
 
• Ptns motoras: transportam macromoléculas e organelas de um ponto a outro 
do citoplasma. 
Microfilamento de actina 
-actina – diferentes tipos de células musculares 
 e -actina – células não musculares 
Polimerização de filamentos de actina 
Requer ATP, K+ e Mg2+ 
Inibição da polimerização 
Hidrólise de ATP 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Filamento de actina 
1. Morfologia Celular 
2. Motilidade celular 
4. Contração muscular 
5. Separação citoplasmática 
durante divisão celular 
3. Transporte de vesículas 
Participação em diferentes processos 
celulares 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
As proteínas de ligação à actina apresentam enorme diversidade, 
podendo: 
 
i) Interferir com a dinâmica de polimerização e despolimerização; 
 
ii) Promover ligações entre diferentes microfilamentos influenciando 
a sua estabilidade estrutural (fimbrina e filamina); 
 
iii) Mediar a interação dos microfilamentos com membranas 
celulares - integrinas e caderinas (Calcium dependent adhesion 
molecules); 
 
iv) Funcionar como motores, família das miosinas. 
Proteínas associadas a actina 
CDH1 - E-cadherin (epithelial) CDH2 - N-cadherin (neural) 
CDH12 - cadherin 12, type 2 (N-cadherin 2) CDH3 - P-cadherin (placental) 
CDH4 - R-cadherin (retinal) 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Proteínas associadas a actina 
Miosina I Miosina II 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
As miosinas Tipo I, atuam como motores moleculares, sobre os 
filamentos de actina ou sobre os microtúbulos, às custas de energia 
gerada pela quebra do ATP 
 Miofibrila – Elemento contrátil básico da célula muscular 
Estrutura Muscular 
O núcleo é localizado na periferia 
das células musculares. 
A miofibrila é composta de unidades contráteis chamadas de sarcômeros 
O Sarcômero 
 Filamentos finos – Actina Filamentos grossos - Miosina 
 
 Filamentos finos – CapZ, tropomodulina (capeadoras) e nebulina (estabilizadora) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Filamentos grosso - Titinina (domínios que dobram e desdobram) 
 
 
Contração muscular 
 Proteínas sensíveis à voltagem nos túbulos T provocam a abertura de canais de cálcio 
no retículo sarcoplasmático. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Ca2+ inicia a contração das miofibrilas 
 Ca2+-ATPase na membrana do retículo recaptura os íons promovendo o relaxamento da 
miofibrila 
 
 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Microtúbulos 
Cilindros ocos de 25nm de diâmetro e 
cujo comprimento pode alcançar mais 
de 20 μm. 
Apresentam polaridade: extremidades 
[+] e [-] 
Paredes formadas pela agregação de 
proteínas globulares, com cerca 5 nm 
de diâmetro, as tubulinas. 
 
A tubulina é um heterodímero 
constituído por duas subunidades de 50 
kDa, βtubulina e αtubulina. 
 
As tubulinas dispõem-se em 13 colunas 
longitudinais –os protofilamentos 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Participam em diversos processos celulares: 
1. Morfologia celular 
3. Formação do fuso acromático durante a divisão celular 
2. Transporte de organelas e 
vesículas 
• Dineína 
• Kinesina 
- + 
Kinesinas 
Dineínas 
Proteínas Motoras 
A dineína citoplasmática precisa de um grande 
número de proteínas acessórias para ligar-se a 
uma vesícula ou organela. 
Participam o complexo dinactina (que se liga 
fracamente aos microtúbulos e à dineína) e 
inclui ARP1. Arp1 forma uma rede com 
espectrina e ancirina e medeia a ligação desse 
complexo à organela. 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Centros organizadores de microtúbulos (COMT) 
 
Locais de nucleação dos microtúbulos a partir 
da tubulina solúvel – representados 
fundamentalmente, nas células animais, pelo 
centrossoma. 
 
Nas células animais, o centrossoma 
corresponde a uma zona do citoplasma que 
contém um par de centríolos. 
Sítios de nucleação de 
 anéis de ץ-tubulina 
Par de centríolos 
Microtúbulos crescendo do centrossoma 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Polimerização de microtúbulos 
• Inicia-se no centrossomo 
(centro organizador de microtúbulos) 
• Requer GTP e Mg2+ 
Despolimerização de microtúbulos Hidrólise de GTP 
• Labilidade dos microtúbulos necessária – microt. citoplasmático x fuso mitótico 
• A dinâmica da polimerização não 
depende somente da concentração 
de heterodímeros mas : 
temperatura e concentração de 
íons Ca2+. 
 
Favorecida pela: presença de GTP, 
GDP e íons Mg 2+. 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Os microtúbulos entram na constituição de várias 
estruturas: Centríolos, fuso mitótico, raios astrais 
de células em divisão, elementos longitudinais dos 
axónios, cílios e flagelos 
Existem contudo diferenças na sua estabilidade: 
-Os microtúbulos de cílios e flagelos são muito estáveis; 
-Os microtúbulos do fuso mitótico são lábeis e transitórios. 
 
O padrão de distribuição dos microtúbulos oscila ao longo do ciclo celular 
entre uma rede complexa durante a interfase e uma distribuição restrita ao 
fuso durante a mitose. 
Fuso acromático 
Citocinese 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Centríolos: Estruturas cilíndricas, constituídas por 9 triplas de microtúbulos, 
que geralmente se encontram aos pares. 
Dão origem a cílios e flagelos, estando também relacionados com a 
formação do fuso acromático. 
Interfase 
Interfase: ocorre a organização dos microtúbulos de modo 
polarizado. As extremidades (+) apontam para a membrana 
plasmática (periferia da célula) e as extremidades (-) partem 
de uma região que as estabiliza (COMT). 
microtúbulos Centrossomos duplicados 
citosol 
MP 
Meterial 
genético 
Envelope 
nuclear 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
• As proteínas dos filamentos intermédios apresentam um domínio central 
em hélice α, e duas porções globulares em ambas as extremidades de 
dimensões e seqüência variáveis. 
 
• Formam uma rede perinuclear que se estende até à membrana plasmática. 
Filamentos Intermediários 
• As lâminas nucleares que formam a lâmina fibrosa que se estende sob o 
envelope nuclear constituem uma família a parte de proteínas de filamento 
intermediário (lamina A, B e C). 
• São polímeros fortes semelhantes a cabos, constituídos de polipeptídeos 
fibrosos que resistem ao estiramento e desempenham papel estrutural na 
célula, mantendo sua integridade. 
• Classe de filamentos com diâmetro de 10 nm 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
• Existe uma grande variedade de tipos que diferem de acordo com o tipo de 
polipeptídeo que os forma. 
 
• Os filamentos de queratina das células epiteliais, os filamentos de desmina 
das células musculares, os filamentos de vimentina dos fibroblastose de 
muitos tipos celulares. 
 
Tipos de proteínas constituintes dos filamentos intermédios: 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
• Citoqueratinas ácidas; 
 
• Citoqueratinas básicas-neutras; 
 
• Vimentina, desmina, proteína ácida 
fibrilarglial e periferina; 
 
• As três proteínas dos 
neurofilamentos, a nestina 
e a α-internexina; 
 
• As laminas nucleares. 
 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Filamentos Intermediários 
Citoplasma Núcleo 
Laminas Queratinas 
Vimentina e 
Proteínas relacionadas 
Neurofilamentos 
Células epiteliais 
e derivados 
Neurônios 
Lâmina nuclear 
Laminas A, 
B e C 
Tipo I (acídico), 
Tipo II (básico) 
vimentina, desmina, 
periferina, etc. 
NF-L, NF-M 
 e NF-H 
Células musculares, 
gliais, e de origem 
mesenquimal 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
 
Funções dos filamentos intermédios 
 
• Estabilidade mecânica das células e tecidos no seu ambiente natural 
de organização multicelular tridimensional. 
 
• Estabilidade estrutural, ancoragem e posicionamento do núcleo 
(lâminas nucleares). 
 
• Associação entre filamentos intermédios e desmossomas contribui 
para a arquitectura e estabilidade estrutural das células e tecidos. 
• A associação entre filamentos intermédios e hemidesmossomas 
contribui para a resistência a tracções e estabilidade estrutural da ligação 
entre o tecido epitelial e o mesênquima subjacente. 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
• Lamina nuclear 
• No tecido epitelial 
As citoqueratinas apresentam a maior diversidade entre todas as proteínas 
dos filamentos intermédios e constituem os filamentos intermédios das 
células epiteliais. 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Contato Célula-Célula 
 
Citosol Citosol 
β -catenina 
α -catenina 
Caderina 
F-actina 
β -catenina 
Junções aderentes 
Desmossomos 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Contato Célula-Matriz 
Adesão Focal 
Hemidesmossomos 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto 
Mutações em genes de Filamentos Intermediários 
 
 Epidermolise bolhosa simplex – defeitos em FIs da pele 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Distrofia muscular – defeitos em FIs musculares 
 Neurodegeneração – defeitos em FIs de células nervosas 
Epitélio de rato normal (a) e com gene mutante (b) de queratina