Biologia celular - citoesqueleto

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Beatriz Nicoli – Medicina 106 
–
• Conceito 
o Rede intrincada de filamentos proteicos que se estende pelo citoplasma, que ajuda a sustentar o 
volume do citoplasma; 
o Estrutura dinâmica, que se encontra em contínua reorganização. Funciona como o esqueleto e o 
musculo da célula (resistência). 
o Responsáveis pela movimentação da célula, pela contração muscular e pelas alterações no formato 
celular durante o desenvolvimento embrionário. 
o O citoesqueleto também é responsável por controlar o posicionamento das organelas e fornecer a 
maquinaria de transporte entre as organelas. Durante a divisão celular, ele é quem segrega os 
cromossomos. 
o É um sistema filamentoso da célula eucarionte, que possui funções estruturais e mecânicas do 
metabolismo celular (crescimento, divisão, diferenciação, adaptação, movimentação, fisiologia – 
contração etc.), além de organizar os componentes internos da célula. 
o Possui três tipos de filamentos proteicos: 
▪ Microtúbulos: São os mais grossos e são formados por subunidades de tubulina globular. 
Responsáveis por determinar a posição das organelas delimitadas por membranas e 
direcionar o transporte intracelular. 
▪ Filamento intermediário: Formado por uma família de proteínas fibrosas. Proporcionam força 
mecânica e resistência para enfrentar o estresse. 
▪ Filamentos de actina: Mais finos, e são formados por subunidades de actina globular. 
Determinam a forma da superfície celular e o deslocamento celular. 
o Também há a presença de proteínas acessórias no citoesqueleto, sendo elas motoras e que gastam 
ATP. São também conhecidas como proteínas motoras/ATPase – cinesinas, dineínas. 
o Todo filamento é formado por pequenas partes (subunidades) que são solúveis no citoplasma, que 
quando necessário se polimerizam. 
o Filamentos intermediários são formados por unidades básicas fibrosas e longas, filamentos de actina 
são formados por unidades básicas globulares de actina e os microtúbulos são formados pela unidade 
básica globular tubulina, sendo esse último o que apresenta atividade de ATPase. 
o As reações que regem a polimerização são do tipo interações não covalentes fracas, tendo uma 
associação e dissociação muito rápidos, facilitando a rápida polimerização e a despolimerização dos 
filamentos do citoesqueleto. 
• Microtúbulos: 
o São longos cilindros, ocos e retilíneos, são formados por tubulina. São bem mais 
rígidos que os filamentos de actina 
o O fato dele ser oco não significa que passe substâncias no seu interior. 
o O centrossomo orienta a direção dos microtúbulos. 
o Fuso mitótico: segregação de cromossomos e organelas 
o Cílios e flagelos: locomoção celular (batimento ciliar funciona como filtro, 
retendo partículas indesejadas. 
o Feixe: trilhos para o transporte de material e síntese da parede celular (vegetal). 
o Estrutura: 
▪ São formados por subunidades de tubulina, cada uma delas são 
compostas por um dímero de proteínas globulares semelhantes 
denominadas α-tubulina e β-tubulina, que são ligadas fortemente entre 
si por interações não covalentes. 
▪ Esses dímeros se ligam entre si para formar os microtúbulos. 
▪ Eles possuem uma polaridade estrutural, tendo uma parte “mais” e uma parte “menos”. 
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▪ O cilindro de microfilamento é composto por 13 
protofilamentos (fileiras) paralelos de dímeros. 
▪ Eles crescem na sua extremidade mais a partir de 
complexos do anel de γ-tubulina do centrossomo 
▪ Extremidade com a β-tubulina é a extremidade mais e 
a extremidade da α-tubulina é a extremidade menos. 
▪ Os dímeros se ligam mais rapidamente a extremidade 
mais que pela extremidade menos, sendo por isso o 
seu nome. 
▪ Sua polarização é importante também para a sua 
função após a sua polimerização, como para realizar o 
transporte intracelular direcionado. 
o Centros organizadores dos microtúbulos. 
▪ MTCOs – microtubule organizing centers 
▪ São estruturas que coordenam a polimerização da tubulina (posicionamento, número e a 
orientação dos microtúbulos). 
▪ CENTROSSOMOS: é uma matriz proteica que 
circunda os centríolos. Ficam localizados próximos 
ao núcleo celular. Ele organiza um arranjo de 
microtúbulos que se irradia em direção a periferia, 
pelo citoplasma. Anel de γ-tubulina atua como ponto 
de partida (sítio de nucleação) para o crescimento do 
microtúbulo (extremidade menos fica inserida no 
centrossomo e o filamento cresce no sentido da 
extremidade mais). 
▪ CENTRÍOLOS: são arranjos cilíndricos de microtúbulos pequenos que ficam posicionados 
perpendicularmente entre si. Não desempenham qualquer papel na nucleação dos 
microtúbulos a partir do centrossomo. Também atuam como os centros organizadores dos 
microtúbulos em cílios e flagelos, sendo denominados então de corpos basais. 
o Instabilidade Dinâmica: 
▪ Processo no qual os microtúbulos alteram ciclos de crescimento e 
diminuição (polimerização e despolimerização). É um processo 
contínuo e rápido, importante na mitose. 
▪ Os microtúbulos podem ser estabilizados a partir de uma ligação a 
outra molécula ou estrutura celular que bloqueie a sua 
despolimerização. 
▪ A estratégia simples de exploração aleatória e de estabilização 
seletiva permite que o centrossomo e outros centros nucleadores 
estabeleçam um sistema altamente organizado de microtúbulos em 
regiões específicas da célula. 
▪ Esse processo é controlado pela GTP (capa GTP). Despolimerização 
→ extremidade GDP; Polimerização (crescimento) → extremidade 
ligada ao GTP 
▪ A instabilidade dinâmica dos microtúbulos deriva da capacidade 
intrínseca dos dímeros de tubulina de hidrolisar GTP. 
▪ Cada dímero de tubulina contém uma molécula de GTP ligada a β-
tubulina, responsável por hidrolisar o GTP em GDP logo após a 
adição do dímero a um microtúbulo em crescimento. 
▪ Quando a polimerização está ocorrendo rapidamente, os dímeros 
da tubulina são adicionados à extremidade do microtúbulo de 
maneira mais rápida do que a hidrólise do GTP a que estão ligados. 
Em consequência, a extremidade de um microtúbulo em rápido 
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crescimento é composta inteiramente de dímeros de tubulina-GTP, que formam uma “capa 
de GTP”. 
▪ Quando a despolimerização se inicia, ela tende a se estender ao resto do filamento, já que ele 
é formado por tubulina-GDP. 
▪ Polimerização da tubulina depende de [Ca++] e das proteínas associadas aos microtúbulos 
(MAPs – microtubule associated proteins) que os mantem estáveis. {MAP-1: axônio; MAP-2: 
Dentrito; TAU: axônio de neurônios (hiperfosforilada → Alzheimer); MAP-4: outros tipos 
celulares} 
▪ Sitio de ligação: pelo GTP (guia a des/polimerização) 
▪ MAPs: serve para favorecer ou não a polimerização ou a despolimerização. 
o Curva de tempo de polimerização 
▪ 1_ FASE DE RETARDO = tempo 
necessário para a nucleação 
(agregação inicial de um grupo de 
monômeros); 
▪ 2_ FASE DE CRESCIMENTO adição de 
monômeros... 
▪ 3_ FASE DE EQUILÍBRIO = adição de 
monômeros (polimerização) 
equilibrada pela dissociação de 
monômeros (despolimerização). 
o Nucleação: 
▪ Formação de “núcleos’’ de polimerização, fragmentos de estruturas, aceleram a fase de 
retardo 
▪ Actina – trímero 
▪ Microtúbulo – 13 moléculas de tubulina 
o Papel dos microtúbulos na mitose e a influência de fármacos nesse processo. 
▪ Os microtúbulos têm um papel importante no processo mitótico de divisão celular, 
participando ativamente da separação das cromátides irmãs e dos cromossomos homólogos, 
logo o uso de fármacos que atuam no processo de polimerização e despolimerização trazem 
consequências drásticas para a vida da célula, pois para a sua atividade. 
▪ Drogas Alcalóides Antimitóticos 
• Colchicina: complexo colchicina-tubulina se incorpora ao microtúbulo e impede a 
adição de tubulina na extremidade +. Uso: preparação de cariótipos (metáfase) e 
quimioterapia contra o câncer. Obs. Desorganização celular fora da mitose 
• Taxol:acelera a formação de microtúbulos, mas os estabiliza. 
• Vimblastatina: despolimeriza os microtúbulos, e forma complexos paracristalinos com 
a tubulina. 
• Uso: Vimblastatina, vincristina e taxol, para dificultar a proliferação das células 
tumorais. 
• Paclitaxel: efeito oposto ao da colchicina, porem possui o mesmo efeito da colchicina, 
bloqueando a divisão das células em mitose. Ele se liga fortemente aos microtúbulos, 
impedindo que estes percam subunidades 
 
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o Microtúbulos como organizadores do interior das células: 
▪ A maioria das células animais diferenciadas apresenta polarização; ou seja, uma extremidade 
da célula é estrutural ou funcionalmente diferente da outra. Para que os eventos possam fluir 
de maneira organizada, os microtúbulos são responsáveis por direcionar tanto as organelas 
quanto seus grânulos. 
▪ A polaridade da célula é um reflexo dos sistemas polarizados de microtúbulos em seu interior, 
que ajudam a posicionar as organelas nas regiões onde elas são necessárias e a orientar as 
vias de trânsito vesicular e macromolecular que existem entre os diferentes compartimentos 
da célula. 
▪ Os microtúbulos nas células vivas não atuam isoladamente. O seu funcionamento, assim como 
o de outros filamentos do citoesqueleto, depende de uma ampla variedade de proteínas 
acessórias, as quais se ligam a eles. Algumas dessas proteínas associadas aos microtúbulos, 
por exemplo, estabilizam tais estruturas contra a dissociação, ao passo que outras conectam 
os microtúbulos a outros componentes celulares, incluindo-se aqui outros filamentos do 
citoesqueleto. Outras ainda são proteínas motoras que transportam ativamente organelas, 
vesículas e outras macromoléculas ao longo dos microtúbulos. 
o Proteínas motoras: 
▪ As organelas celulares realizam movimentos em pequenos passos irregulares, chamado de 
movimento saltatório, que é sustentado e direcionado. 
▪ Esses movimentos saltatórios podem acontecer tanto nos microtúbulos quanto nos 
filamentos de actina e são direcionados por proteínas motoras, que utilizam a energia 
derivada de ciclos repetitivos de hidrólise de ATP para viajar continuamente ao longo do 
microtúbulo ou dos filamentos de actina em um sentido determinado. 
▪ Essas proteínas podem ser: 
• Cinesinas: se movem rumo 
a extremidade mais de um 
microtúbulo (rumo a 
periferia da célula) 
• Dineínas: se movem em 
direção a extremidade 
menos do microtúbulo 
▪ Essas proteínas geralmente são 
dímeros que têm duas cabeças globulares 
de ligação a ATP e uma cauda única. As 
cabeças interagem com os microtúbulos de 
maneira estereoespecífica, de modo que a 
proteína motora se conecte a um 
microtúbulo em um único sentido. A cauda 
de uma proteína motora costuma ligar-se 
de modo estável a algum componente 
celular, como uma vesícula ou uma 
organela, e, assim, determina o tipo de 
carga que a proteína motora pode 
transportar. As cabeças globulares das 
cinesinas e dineínas são enzimas com atividade de hidrólise de ATP (ATPase). Essa reação 
fornece a energia para a condução de uma série controlada de alterações conformacionais na 
cabeça, que permitem que ela se mova ao longo do microtúbulo por ciclos de ligação, 
liberação e religação a essa estrutura. 
▪ Essas proteínas são responsáveis por posicionar as organelas no citoplasma. 
▪ Quando as células são tratadas com colchicina, um fármaco que provoca a dissociação dos 
microtúbulos, tanto o RE quanto o aparelho de Golgi têm a sua localização drasticamente 
alterada. O RE, que está conectado ao envelope nuclear, colapsa em torno do núcleo; o 
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aparelho de Golgi, que não está ligado a qualquer outra organela, sofre fragmentação em 
pequenas vesículas que se dispersam por todo o citoplasma. Quando a colchicina é removida, 
as organelas retornam às suas posições originais, impulsionadas por proteínas motoras que 
se movem ao longo dos microtúbulos reorganizados. 
o Cílios 
▪ Estruturas semelhantes a pelos cobertos por membrana plasmática que se estendem a partir 
da superfície de diversos tipos de células eucarióticas 
▪ Cada cílio contém um núcleo de microtúbulos estáveis dispostos em um feixe, que crescem a 
partir de um corpo basal citoplasmático, que atua como centro organizador. 
▪ Os cílios batem como chicotes, impulsionando líquidos sobre a superfície de uma célula ou 
impelindo células individuais por meio de um líquido 
▪ Cada cílio atua como um pequeno remo, batendo em um ciclo repetido que gera o movimento 
do líquido sobre a superfície celular 
o Flagelo 
▪ São muito semelhantes aos cílios no que diz respeito à sua estrutura interna, mas, em geral, 
são muito mais longos. Eles foram concebidos para mover toda a célula, em vez de 
movimentar líquidos sobre a superfície da célula. 
▪ O movimento de um cílio ou um flagelo é produzido pela flexão de sua região central, 
conforme os microtúbulos deslizam uns sobre os outros 
o A mais importante das proteínas acessórias é a proteína motora dineína ciliar, que gera o movimento 
de flexão na região central. Ela está intimamente relacionada à dineína citoplasmática e atua de modo 
muito semelhante. A dineínas ciliar está conectada por sua cauda a um microtúbulo, ao mesmo tempo 
em que suas duas cabeças interagem com um microtúbulo adjacente para gerar a força de 
deslizamento entre esses dois microtúbulos. Devido às múltiplas ligações que mantêm unidos os pares 
de microtúbulos adjacentes, a força de deslizamento entre microtúbulos adjacentes é convertida em 
um movimento de flexão no cílio 
o Síndrome de Kartagener: Defeito na dineína ciliar. Os homens com essa doença não são férteis em 
razão da ausência de motilidade dos espermatozoides, e eles apresentam aumento na suscetibilidade 
a infecções brônquicas, pois os cílios que revestem seu trato respiratório se encontram inativos e, 
portanto, incapazes de eliminar bactérias ou outros resíduos dos pulmões. 
• Filamentos intermediários 
o Grupo de proteínas, fibras semelhantes a cabos, divididas em 6 famílias. Não 
exibem polaridade, sendo estáveis e específicos para cada tipo celular. 
o 
o Está relacionado a integridade celular (resistência), não se relaciona a 
movimento celular. Protege a célula contra o estresse mecânico. 
o Diâmetro intermediário entre os dois outros tipos de filamentos, daí o seu 
nome. 
o Acredita-se que a proteção oriunda dos filamentos intermediários foi a 
responsável pela evolução dos seres eucariotos ditos “superiores” 
o Reveste a face interna do envelope nuclear, membrana plasmática e dá 
resistência a outras paredes celulares. 
o Na periferia, eles costumam estar ancorados na membrana plasmática em 
junções célula-célula chamadas de desmossomos 
o Formam a lâmina 
nuclear, no núcleo 
celular 
o São proteínas fibrosas 
que se organizam em 
filamentos 
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o 
o No tecido epitelial, conectam o citoplasma da célula através de junções, fortalecendo o epitélio como 
um todo. Defesa contra abrasão, perda de água e calor. 
o Famílias 
▪ 1- Queratinas (citoqueratinas), formam tonofilamentos em epitélios, inserção nos 
desmossomos. 
▪ 2- Vimentina: presente em células de origem mesenquimal 
▪ 3- Desmina: presente em músculo liso e na linha Z do estriado. 
▪ 4- Proteína fibrilar ácida da glia: astrócitos 
▪ 5- Proteínas dos neurofilamentos: neurônios 
▪ 6- Lâminas A, B, C: presos a face interna da carioteca 
o Doenças causadas por problemas dos filamentos intermediários: 
▪ Epidermólise Bolhosa Simples (EBS): mutações nos genes das queratinas (desarranjo), levando 
na pele após traumas mínimos. 
▪ Esclerose Amiotrófica Lateral (doença de Lou Gehrig): perda progressiva de motoneurônios, 
levando a atrofia muscular, paralisia, morte. Caracterizada pelo acúmulo e arranjo anormal 
de neurofilamentos. 
▪ A origem do tumor pode ser sugerida pela presença de filamentos intermediáriosespecíficos 
(imunocitoquímica), o que pode orientar o diagnóstico e tratamento. 
• Filamentos de Actina: 
o Revestimento parede interna da membrana Projeções (ex. 
lamelipódios e filopódios) Anel contrátil, microvilosidades etc. 
o São polímeros helicoidais dupla fita da proteína actina. 
o Flexíveis, disposição em feixes lineares, redes etc. 
o Estão dispersos por toda a célula, porem estão concentrados no córtex 
celular (abaixo da membrana plasmática). 
o Os filamentos de actina interagem com uma grande quantidade de 
proteínas de ligação à actina, o que permite que desempenhem uma 
ampla gama de atividades nas células. 
o Dependendo das proteínas associadas, os filamentos de actina podem 
formar estruturas rígidas e estáveis, como as microvilosidades nas 
células epiteliais que revestem o intestino ou os pequenos feixes 
contráteis que podem contrair e atuar como pequenos músculos na 
maioria das células animais. Também podem formar o anel contrátil, 
que comprime o citoplasma separando-o em dois quando há divisão 
de uma célula animal 
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o Movimentos dependentes de actina em geral requerem a associação da actina a uma proteína motora 
denominada miosina. 
o Possuem uma parte mais e uma parte menos (polaridade estrutural). Elas são denominadas assim pelo 
mesmo motivo que as extremidades dos microtúbulos, a extremidade mais possui uma velocidade de 
polimerização maior que a extremidade menos. 
o Os filamentos de actina raramente ocorrem de forma isolada nas células: eles costumam ser 
encontrados em feixes interligados e em redes – estruturas que apresentam uma resistência muito 
superior se comparadas a filamentos individuais. 
o 
o Mecanismo de polimerização do filamento de Actina: 
▪ Em células vivas, monômeros de actina livre estão firmemente ligados a um nucleosídeo-
trifosfato, neste caso o ATP. O monômero de actina hidrolisa o ATP ligado gerando ADP logo 
após ter sido incorporado ao filamento. Tal como acontece com a hidrólise de GTP em GDP 
no microtúbulo, a hidrólise de ATP em ADP em um filamento de actina reduz a força de ligação 
entre os monômeros, diminuindo assim a estabilidade do polímero. 
▪ Pelo fato de monômeros individuais poderem ser acompanhados, 
movendo-se pelo filamento, da sua extremidade mais (+) até sua 
extremidade menos (-), esse comportamento é chamado treadmilling 
▪ Do mesmo modo que os microtúbulos, muitas das funções dos 
filamentos de actina dependem da capacidade de associação e 
dissociação do filamento, e a velocidade desses processos depende do 
equilíbrio dinâmico entre filamentos de actina, do conjunto de 
monômeros de actina e das várias proteínas de ligação à actina. 
▪ Fármacos e substâncias, assim como nos microtúbulos, podem 
influenciar negativamente esses filamentos 
▪ 
o Proteínas ligadas ao filamento de actina: 
▪ As células contêm pequenas proteínas, como a timosina e a profilina, que se ligam aos 
monômeros de actina do citosol, impedindo que estes sejam adicionados às extremidades dos 
filamentos de actina. Essas proteínas desempenham um papel central na regulação da 
polimerização da actina, mantendo uma reserva de monômeros de actina até o momento 
necessário. Quando são necessários filamentos de actina, outras proteínas de ligação à actina, 
como a formina e proteínas relacionadas à actina (ARPs), promovem a polimerização da 
actina. 
▪ Existe uma ampla gama de proteínas de ligação à actina nas células. A maioria dessas 
proteínas se liga a filamentos organizados de actina, em vez de se ligar aos monômeros de 
actina, e regula o comportamento de filamentos intactos. Proteínas de enfeixamento de 
actina, por exemplo, mantêm os filamentos de actina unidos em feixes paralelos nas 
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microvilosidades; outras proteínas interligam os filamentos de actina em uma rede 
semelhante a um gel no interior do córtex celular – a camada especializada do citoplasma rica 
em filamentos de actina, subjacente à membrana plasmática. As proteínas de quebra dos 
filamentos de actina (filament-severing proteins) fragmentam esses filamentos e, portanto, 
podem converter um gel de actina a um estado mais líquido. Os filamentos de actina podem 
também associar-se a proteínas motoras de miosina para formar feixes contráteis, como 
ocorre em células musculares. 
▪ 
o Arranjo da Actina: 
▪ Músculo estriado estrutura paracristalina, associado com filamentos grossos de miosina. 
▪ Maioria das cel. delgada rede cortical (endocitose, exocitose, migração das células. 
▪ Filamentos de actina associados a organelas, vesículas e grânulos citoplasmáticos + miosina = 
correntes citoplasmáticas. 
▪ Divisão mitótica. 
o Córtex celular: 
▪ São filamentos de actina que estão conectados por intermédio de proteínas de ligação à 
actina, localizados logo abaixo da membrana plasmática, formando uma trama que sustenta 
e confere resistência mecânica à membrana plasmática. 
o Movimento celular: 
▪ Em termos gerais, no entanto, sabe-se que três processos inter-relacionados são essenciais: 
(1) a célula emite protrusões em sua região “frontal”, ou borda anterior; (2) essas protrusões 
aderem à superfície sobre a qual a célula se locomove; e (3) a porção remanescente da célula 
é impulsionada para frente pela tração sobre esses pontos de ancoragem 
▪ A impulsão da superfície celular para frente, é promovido pela polimerização da actina. 
▪ As ARPs formam complexos que se ligam às laterais de filamentos de actina preexistentes e 
promovem a nucleação e a formação de novos filamentos, que crescem angularmente, 
produzindo ramificações laterais 
▪ outro tipo de protrusão celular, o filopódio, depende da formina, uma proteína de nucleação 
que se liga às extremidades mais (+) em crescimento dos filamentos de actina e promove a 
adição de novos monômeros para a formação de filamentos lineares, não ramificados. As 
forminas também são usadas em outros locais para associar filamentos não ramificados, como 
no anel contrátil, que separa em duas as células animais em divisão. 
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o Miosina e a Actina: 
▪ Todas as proteínas motoras dependentes de actina pertencem à família da miosina. Elas se 
ligam ao ATP, hidrolisando-o, o que fornece energia para seu movimento ao longo dos 
filamentos de actina em direção à extremidade mais (+). 
▪ A miosina-I está presente em todos os tipos de células, ao passo que a miosina-II é uma forma 
especializada utilizada pelas células musculares. 
▪ As moléculas de miosina-I possuem um domínio de cabeça e uma cauda. O domínio da cabeça 
se liga a um filamento de actina e possui a atividade motora de hidrólise de ATP, que permite 
que ela se mova ao longo do filamento por ciclos repetitivos de ligação, dissociação e 
religação. A cauda varia entre os diferentes tipos de miosina-I e determina o tipo de carga que 
será transportado pela miosina. Por exemplo, a cauda pode ligar-se a um tipo particular de 
vesícula e propeli-la pela célula ao longo dos trilhos de filamentos de actina, ou pode ligar-se 
à membrana plasmática e impulsioná-la modificando a sua forma 
o Os sinais extracelulares podem alterar a organização dos filamentos de actina : 
▪ As moléculas de sinalização extracelular que regulam o citoesqueleto de actina ativam uma 
ampla variedade de proteínas receptoras da superfície celular, que por sua vez ativam diversas 
vias de sinalização intracelular. Essas vias muitas vezes convergem em um grupo de proteínas 
GTPase monoméricas intimamente relacionadas denominadas família proteica Rho. 
▪ GTPases monoméricas comportam-se como interruptores moleculares que controlam 
processos intracelulares pela alternância entre um estado ativo ligado a GTP e um estado 
inativo ligado a GDP 
o Contração Muscular: 
▪ A miosina do músculo pertence à subfamília da miosina-II, na qual todos os membros são 
dímeros, com duas cabeças globulares ATPase em uma extremidadee uma cauda única 
supertorcida na outra. Grupos de moléculas de miosina-II se ligam uns aos outros por meio 
das suas caudas supertorcidas formando um filamento de miosina bipolar a partir do qual 
emergem as cabeças 
▪ O filamento de miosina é como uma flecha com duas pontas, onde os dois conjuntos de 
cabeças da miosina estão posicionados em sentidos opostos, a partir do centro da flecha. Um 
conjunto liga-se a filamentos de actina sob uma orientação e move os filamentos para um 
lado; o outro conjunto liga-se a outros filamentos de actina na orientação oposta e, como 
consequência, move os filamentos na direção oposta. Como resultado, um filamento de 
miosina desliza os conjuntos de filamentos de actina opostamente orientados uns sobre os 
outros 
▪ As fibras musculares esqueléticas são enormes células multinucleadas individuais formadas 
pela fusão de muitas pequenas células individuais. Os núcleos das células que contribuíram 
para sua formação permanecem retidos na fibra muscular e se posicionam exatamente abaixo 
da membrana plasmática. A maior parte do citoplasma é composta de miofibrilas, os 
elementos contráteis da célula muscular. 
▪ Uma miofibrila consiste em uma cadeia de minúsculas 
unidades contráteis idênticas, ou sarcômeros. 
▪ Os sarcômeros são arranjos altamente organizados de dois 
tipos de filamentos – filamentos de actina e filamentos de 
miosina compostos de uma forma músculo-específica de 
miosina-II. 
▪ Os filamentos de miosina (filamentos espessos) se 
posicionam na região central do sarcômero, ao passo que os 
filamentos de actina, mais finos (filamentos delgados), 
estendem-se para o interior a partir de cada uma das 
extremidades do sarcômero, onde estão ancorados pelas 
suas extremidades mais (+) a uma estrutura denominada 
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disco Z. As extremidades menos (-) dos filamentos de actina se sobrepõem às extremidades 
dos filamentos de miosina 
▪ A contração de uma célula muscular é causada por um encurtamento simultâneo de todos os 
sarcômeros da célula, provocado pelo deslizamento dos filamentos de actina em relação aos 
filamentos de miosina, sem que haja alteração no comprimento de qualquer um dos tipos de 
filamentos 
▪ Quando um músculo é estimulado para a contração, as cabeças de miosina começam uma 
caminhada ao longo do filamento de actina por meio de ciclos repetidos de ligação e liberação. 
Durante cada ciclo, uma cabeça de miosina liga e hidrolisa uma molécula de ATP. 
▪ 
▪ A interação molecular geradora de força que ocorre entre os filamentos de actina e miosina 
só é desencadeada quando a musculatura esquelética recebe um sinal proveniente de um 
nervo motor. O neurotransmissor liberado pela terminação nervosa induz um potencial de 
ação (discutido no Capítulo 12) na membrana plasmática da célula muscular. Essa excitação 
elétrica se espalha em questãode milissegundos por uma série de tubos de membrana, 
denominados túbulos 
▪ transversos (ou túbulos T), que se estendem para a região mais interna, a partir da membrana 
plasmática, em torno de cada miofibrila. A seguir, o sinal elétrico é enviado para o retículo 
sarcoplasmático – uma camada adjacente de vesículas achatadas e interconectadas que 
envolvem cada miofibrila como se fossem uma grande meia tipo arrastão 
▪ O retículo sarcoplasmático é uma região especializada do retículo endoplasmático nas células 
musculares. Ele contém uma concentração extremamente alta de Ca2+, e, em resposta à 
excitação elétrica recebida, uma quantidade significativa desse Ca2+ é liberada no interior do 
citosol por um conjunto especializado de canais iônicos que se abrem na membrana do 
retículo sarcoplasmático em razão da alteração de voltagem na membrana plasmática e nos 
túbulos T 
▪ No músculo, o aumento na concentração de Ca2+ citosólico ativa um interruptor molecular 
constituído por proteínas acessórias especializadas intimamente associadas aos filamentos de 
actina 
▪ Uma dessas proteínas é a tropomiosina, uma molécula rígida, em forma de haste, que se liga 
na fenda da hélice de actina, impedindo que as cabeças de miosina se associem ao filamento 
de actina. Outra, a troponina, é um complexo proteico que inclui uma proteína sensível ao 
Ca2+ que está associada à extremidade de uma molécula de tropomiosina. Quando a 
concentração de Ca2+ se eleva no citosol, o Ca2+ se liga à troponina, induzindo uma alteração 
conformacional no complexo da troponina. Essa alteração, por sua vez, causa uma leve 
modificação das posições das moléculas de tropomiosina, permitindo que as cabeças da 
miosina se liguem aos filamentos de actina, iniciando a contração 
 
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• RESUMÃO ALBERTINHO 
o O citoplasma de uma célula eucariótica é sustentado e organizado pelo citoesqueleto composto por 
filamentos intermediários, microtúbulos e filamentos de actina. 
o Filamentos intermediários são polímeros estáveis, semelhantes a cordas, construídos a partir de 
subunidades proteicas fibrosas, que dão resistência mecânica às células. Alguns filamentos 
intermediários formam a lâmina nuclear que sustenta e fortalece o envelope nuclear; outros estão 
distribuídos por todo o citoplasma. 
o Os microtúbulos são tubos rígidos e ocos, formados por dímeros de tubulina globular. Eles são 
estruturas polarizadas que contêm uma extremidade menos ( -) de crescimento mais lento e uma 
extremidade mais (+) de crescimento rápido. 
o Os microtúbulos crescem a partir de centros organizadores, como o centrossomo, no qual as 
extremidades menos (-) permanecem inseridas. 
Beatriz Nicoli – Medicina 106 
o Vários microtúbulos exibem instabilidade dinâmica, alternando rapidamente entre crescimento e 
encurtamento. O encurtamento é promovido pela hidrólise do GTP que está fortemente ligado aos 
dímeros de tubulina, reduzindo a afinidade dos dímeros com seus vizinhos, e promovendo, portanto, 
a dissociação dos microtúbulos. 
o Os microtúbulos podem ser estabilizados por proteínas localizadas que capturam as extremidades 
mais (+), contribuindo assim para posicionar os microtúbulos, vinculando-os a funções específicas. 
o As cinesinas e as dineínas são proteínas motoras associadas ao microtúbulo que usam a energia da 
hidrólise de ATP para se movimentarem unidirecionalmente ao longo dos microtúbulos. Elas 
transportam organelas específicas, vesículas e outros tipos de carga para localizações específicas na 
célula. 
o Os cílios e os flagelos de eucariotos contêm um feixe de microtúbulos estáveis. Seu batimento ritmado 
é causado pela flexão dos microtúbulos, sendo tal flexão dirigida pela proteína motora dineína ciliar. 
o Os filamentos de actina são polímeros helicoidais de monômeros de actina globular. Eles são mais 
flexíveis do que os microtúbulos e frequentemente são encontrados em feixes ou redes. 
o Como os microtúbulos, os filamentos de actina também são polarizados, com uma extremidade mais 
(+) de crescimento rápido e uma extremidade menos (-) de crescimento lento. A sua associação e 
dissociação é controlada pela hidrólise do ATP fortemente ligado a cada um dos monômeros de actina 
e por diversas proteínas de ligação à actina. 
o Os diversos arranjos e funções dos filamentos de actina nas células resultam da diversidade de 
proteínas de ligação à actina, as quais podem controlar a polimerização da actina, interligar os 
filamentos de actina em redes frouxas ou feixes rígidos, conectar os filamentos de actina a 
membranas, ou mover dois filamentos adjacentes um em relação ao outro. 
o Uma rede concentrada de filamentos de actina subjacente à membrana plasmática forma a principal 
parte do córtex celular, o qual é responsável pela definição da forma e do movimento da superfície da 
célula, incluindo os movimentos necessários para que uma célula deslize sobre uma superfície. 
o As miosinas são proteínas motoras que utilizam a energia da hidrólise de ATP para se mover ao longo 
dos filamentosde actina. Em células não musculares, a miosina-I pode transportar organelas ou 
vesículas ao longo das trilhas de filamentos de actina, e a miosina-II pode fazer os filamentos de actina 
adjacentes deslizarem uns sobre os outros nos feixes contráteis. 
o Em células do músculo esquelético, arranjos repetidos e sobrepostos de filamentos de actina e 
miosina-II formam miofibrilas altamente ordenadas, que contraem quando esses filamentos deslizam 
uns sobre os outros. 
o A contração muscular é iniciada por um súbito aumento de Ca2+ citosólico, que sinaliza para as 
miofibrilas via proteínas de ligação ao Ca2+ associadas aos filamentos de actina.