5_Citoesqueleto

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CITOESQUELETO
O CITOPLASMA NÃO É UM MEIO LÍQUIDO COM ALGUMAS ORGANELAS LIVRES NO SEU INTERIOR!
O citoplasma não é um meio líquido com algumas organelas livres no seu interior. Os movimentos intracelulares 
(no interior da célula), de organelas, movimentos divisionais do material genético, trânsito de vacúolos digestivos, de 
secreção ou de excreção não são aleatórios. A própria forma da célula não é acidental, é funcional. Além dos 
movimentos intracelulares, existem os movimentos celulares propriamente ditos, a célula movimentando-se em relação 
ao meio extracelular, ou ainda, emissão, sustentação e/ou movimento de projeções (prolongamentos ou invaginações) 
da própria célula.
O que no interior da célula possibilita tais movimentos, e quem os coordena?
As técnicas de fixação cada vez mais aperfeiçoadas permitiram a visualização do que parecia ser até então 
simplesmente o local preenchido pelo fluido celular, pois foram capazes de preservar os filamentos citoplasmáticos nos 
seus diversos constituintes protéicos, no que se denominou ser o CITOESQUELETO, uma rede protéica tridimensional 
formando "vias de trânsito" como se fossem ruas no interior da célula, nas quais as organelas e demais constituintes 
transitam.
O citoesqueleto celular, responsável pela formação desta rede protéica filamentar não tem sua importância 
somente no fato de que dá sustentação à célula e seus movimentos, mas também nas alterações funcionais que 
acarretam quando são alvos de alterações patológicas, como por exemplo, em alguns tipos de câncer.
Vamos, então, analisar estrutural e funcionalmente alguns dos filamentos intracelulares.
CITOESQUELETO – é uma complexa rede de proteínas fibrilares e proteínas associadas que cumpre importantes 
funções na célula.
Funções: 
• organização, distribuição e movimentação dos elementos intracelulares (trânsito intracelular) e membranares 
• manutenção e modificação da forma celular (permanente ou transitória)
• segregação cromossômica
• citocinese (divisão citoplasmática)
• adesão celular (ao substrato e a outras células)
• comunicação celular (junções celulares)
• deslocamento celular 
 NÃO SÃO MOVIMENTOS ALEATÓRIOS 
 A FORMA DA CÉLULA NÃO É INCIDENTAL, É FUNCIONAL! 
 E QUEM OS COORDENA?
O citoesqueleto, nas células eucarióticas, está representado por três (3) principais componentes e suas proteínas 
associadas:
1)MICROTÚBULOS (rodovias celulares)
• túbulos rígidos, 
• cilindros montados em cadeia única helicoidizada de dímeros de tubulina,
• 25nm Ø, 
• molécula e túbulo polarizados, 
• forma feixes rígidos e deslizantes
• organizador do citoesqueleto, trânsito intracelular, movimentos celulares
2)MICROFILAMENTOS (maleabilidade celular)
• filamentos flexíveis, 
• cordões montados por cadeia dupla helicoidizada de monômeros de actina,
• 5-6nm Ø, 
• molécula e filamento polarizados, 
• forma feixes e redes contráteis
• ancoragem, trânsito intracelular, movimentos celulares
3)FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS (rigidez celular)
• filamentos rígidos, 
• bastões formados por família de proteínas fibrosas, 
• 8-10nm Ø, 
• molécula polarizada orientando montagem dos cordões protéicos, 
• forma feixes e redes rígidas, 
• ancoragem, resistência mecânica
MICROTÚBULOS (MT)
Características:
• pequenos túbulos alongados e ocos de comprimento é variável
• Ø externo = + 25nm; Ø interno = + 15nm 
• não delimitado por membranas 
• polimerizados à partir de subunidades da proteína TUBULINA, onde cada subunidade é um heterodímero - uma 
extremidade α e outra β, ligada à um GTP
• quando o GTP é cindido a tubulina polimeriza um filamento em colar-de-contas disposto em hélice contínua, 
formando as paredes do MT
• no corte transversal, mostra composição por +13 heterodímeros
• no corte longitudinal, mostra composição por +13 protofilamentos paralelos
• apresenta polaridade e “turn-over”: 
→ extremidade (-), com desmonte acelerado, polimerização lenta, asociada a um COMTs que a protege do desmonte 
acelerado
→ extremidade (+), com desmonte lento, polimerização rápida
Associações:
► MAPs ("microtubule associated proteins") = aparecem associadas lateralmente na extensão de todo o MT, 
projetando-se de sua superfície e fazendo movimentos de flexão de suas cadeias, com gasto de energia, sendo 
responsáveis pela associação e transporte de substâncias ou vesículas ao longo do MT.
► TAU (subclasse das MAPs) = associa as moléculas de tubulina auxiliando na polimerização do MT, 
permanecendo por algum tempo unida aos MTs recém-formados, sugere-se que também seja uma proteína 
reguladora da polimerização.
► Dineína citoplasmática = associada à superfície do MT carreia elementos citoplasmáticos da extremidade (+) 
para a extremidade (-)
► Dineína ciliar ou flagelar = associa e desliza lateralmente os MTs das duplas vizinhas no axonema ciliar ou 
flagelar, com gasto de ATP
► Cinesina ou Quinesina = associada à superfície do MT carreia elementos citoplasmáticos da extremidade (-) 
para a extremidade (+)
► Nexina = associa de forma permanente as duplas periféricas de MTs no axonema ciliar ou flagelar
Centros organizadores de MTs (COMTs):
 São estruturas citoplasmáticas que orientam a polimerização, ancoram, coordenam os movimentos ou protegem as 
extremidades (-) dos MT:
► corpúsculos basais ou quinetossomos (centríolo basal do cílio ou flagelo)
► centrossomo (região eletrondensa envolvendo os centríolos citoplasmáticos)
► cinetócoros cromossômicos
Co-fatores de polimerização:
A)Incrementam a polimerização:
► GTP
► Mg++ = essencial à polimerização
► Ca++ = presente em pequenas quantidades
► MAPs, entre outras proteínas associadas
► TAXOL = alcalóide vegetal retirado da casca da árvore TEIXO, bloqueia a extremidade (-), usado como 
instrumento de estudo em laboratório 
► fragmentos já polimerizados
B)Inibem a polimerização:
► COLCHICINA = medicamento alcalóide extraído da gramínea Colchicum autumnale, que bloqueia a extremidade 
(+), usado no tratamento do câncer
► COLCHEMIDA = medicamento semelhante à colchicina
► VIMBLASTINA = medicamento que aglutina a proteína tubulina
► VIMCRISTINA = medicamento extraído da planta africana Pervinca sp., utilizado contra o câncer infantil
► PODOFILOTOXINA = medicamento ausência de GTP
► ausência de Mg++
► alta concentração de Ca++
► baixa temperatura
► alta pressão
► ausência de GTP
Tipos : 
A)Estáveis = resistem à presença dos fatores citados, sem sofrerem alterações, embora estes fatores possam inibir a 
polimerização de novos MTs. 
► centríolos citoplasmáticos, quinetossomos (corpúsculos basais)
► cílios
► flagelos
B)Instáveis = são aqueles sujeitos à despolimerização pelos fatores citados.
► fuso da divisão celular
► citoplasmáticos 
► dos pseudopódios (projeções transientes de locomoção celular)
Alguns autores teorizam se não seria a diferença entre as proteínas associadas que confeririam estas características 
diferenciadas de resistência à despolimerização.
Funções : 
► formam centríolos e corpúsculos basais (quinetossomos)
► axonema de cílios e flagelos
► fuso cromossômico da divisão celular
► "movimento saltatório" das organelas citoplasmáticas
► colaboram no preenchimento e sustentação de projeções celulares temporárias
► organizadores gerais da morfologia celular e dos processos de divisão celular :
 neurônio, regeneração e crescimento axonal
 fibroblastos em cultivo, associação entre MT e filamentos intermediários
 células animais em divisão, fibras do fuso determinam a disposição do anel constritor telofásico 
 células vegetais em divisão, banda pré-profásica pré-determina o plano de clivagem citoplasmática, 
antes da divisão nuclear
 espermatozóides, distribuição das mitocôndrias na peça média, na gênese flagelar
 músculo do vôo dos insetos, determinam a disposição dos miofilamentos
CENTRÍOLOS(NÃO EXISTEM EM VEGETAIS SUPERIORES, FUNGOS E ALGAS)
Características:
► estruturas cilíndricas, diâmetro de 0,15 µm, comprimento de 0,3-0,5 µm
► formados por {9(3)+0}, nove trincas periféricas de MTs sem nenhum MTcentral
► cada trinca é formada pela associação de 3 microtúbulos (subfibras): 
 subfibra A, a mais interna e completa, formada por treze (13) monômeros de tubulina a cada nível de 
corte; 
 subfibras B e C, mais externas, incompletas, compartilhando 2-3 monômeros de tubulina com o 
microtúbulo vizinho, formadas por 10-11 monômeros de tubulina a cada nível de corte
► extremidade voltada para o núcleo, é chamada de proximal ou fechada, com a "roda-de-carroça“, devido a 
ancoragem de cada subfibra A ao eixo eletrondenso central que percorre cerca de um terço (1/3) do 
comprimento do cilindro 
► extremidade voltada para a MP, é chamada de distal ou aberta, pela ausência da "roda-de-carroça”
Funções:
► na posição de corpúsculo basal (quinetossomo), atua como COMTs para os MTs estáveis dos cílios e flagelos
► na posição de diplossomo, têm função desconhecida
Tipos / Localização:
a-DIPLOSSOMO – nas células interfásicas, corresponde ao par centriolar encontrado junto ao núcleo, um par por célula, 
e estão rodeados de um complexo a eles associado, e que, juntamente com o diplossomo, recebem o nome de 
CENTRO CELULAR. Estes centríolos ficam dispostos em ângulo de 90o, um em relação ao outro, onde um do par está 
com a porção proximal voltada para o núcleo e a distal para a MP, ficando o outro perpendicular ao primeiro.
Este diplossomo está circundado pelo seguinte complexo: 
 centrossomo (massa ou satélites pericentriolares) = região deeletrondensidade que circunda o 
diplossomo, com presença de γ-tubulina (COMTs)
 áster = região com MTs dispostos radialmente rodeando a centrosfera
NOTA: nos vegetais superiores, COMTs estão distribuídos por toda a carioteca; em fungos e diatomáceas, o COMTs 
está inserido na carioteca, em uma pequena placa, o corpo polar do fuso.
b-QUINETOSSOMO ou CORPÚSCULO BASAL – centríolos associados à base do axonema de cílios ou flagelos
Associações dos quinetossomos:
► ligamentos eletrondensos, ancoram a porção distal à SP da MP 
► radícula, estrutura eletrondensa cônica com estriações características da espécie; fixa-se à porção proximal do 
centríolo e sua ponta, bifurcada ou não, mergulha no citoesqueleto ancorando o conjunto.
► pé-basal, estrutura eletrondensa cônica com estriações características da espécie que fixa-se lateralmente na 
região distal do quinetossomo; pode ter origem na degeneração do outro centríolo do diplossomo. Apresenta-se 
aderida sobre os tripletes centriolares que correspondem à duplas 5 e 6 do axonema do cílio ou flagelo. Indica o 
sentido do batimento eficaz do cílio.
Origem:
Novos centríolos, ou PRÓ-CENTRÍOLOS são polimerizados, à partir de sua porção proximal (fechada), próximos à 
extremidade distal (aberta) do centríolo pré-existente (centríolo-mãe).
MICROFILAMENTOS (MF)
Características:
• são filamentos alongados com cerca de 5-6 nm de Ø e comprimento variável
• não delimitado por membranas 
• polimerizado à partir de monômeros da proteína ACTINA, uma proteína globular (actina G). Em presença de 
moléculas de ATP, este é cindido e a actina G polimeriza-se em duas(2) cadeias filamentosas em colar-de-
contas, que se associam lateralmente, formando um cordão torcido, a actina filamentar (actina F)
• a actina G apresenta polaridade, e ao polimerizar-se também mantém esta propriedade
• MF também apresentam uma extremidade (+) e uma extremidade (-)
Co-fatores de polimerização:
A)Incrementam a polimerização:
► ATP
► Mg++ = essencial à polimerização
► K+ = presente em pequenas quantidades
► ARPs, proteínas associadas à actina
► fragmentos já polimerizados
B)Inibem a polimerização:
► CITOCALASINA B e D = medicamento alcalóide extraído de um fungo, bloqueia a extremidade (+), usado no 
tratamento do câncer
► FALOIDINA = medicamento extraído do fungo Amanita muscaria, torna as ligações muito estáveis, impedindo 
a dinâmica do MF
► PROFILINA = liga-se à actina G impedindo a polimerização
► GELSOLINA = em presença de Ca++, despolimeriza o MF
► ausência de ATP
Tipos : 
A)Estáveis = resistem à presença dos fatores citados, sem sofrerem alterações, embora estes fatores possam inibir a 
polimerização de novos MFs. 
► microvilosidades
► estereocílios
► micropregas
B)Instáveis = são aqueles sujeitos à despolimerização pelos fatores citados.
► anel constritor da divisão
► citoplasmáticos 
► dos pseudopódios (projeções transientes de locomoção celular)
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS (FI)
Proteínas responsáveis pela associação dos FI em feixes: FILAGRINA e PLECTINA
O CITOESQUELETO, formado por uma rede protéica filamentar, tem sua importância no fato de que dá 
sustentação à célula e seus movimentos, mas também nas disfunções celulares que acarreta quando é alvo de 
alterações patológicas.