Citoesqueleto: Estrutura e Funções

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Citoesqueleto
- Ajuda no transporte dentro da célula, ajuda a célula a se contrair e descontrair e
ajuda a célula a manter a forma, posicionar organelas, etc.
- É uma estrutura altamente dinâmica que se reorganiza continuamente, quando
uma célula altera a forma, se divide e/ou responde ao meio ambiente, estando
imersa no citosol.
- As células possuem um esqueleto proteico, formado por 3 tipos de filamentos:
filamentos de actina (finos, ficam na periferia da célula), filamentos
intermediários (saem da periferia do núcleo e vão se inserindo nos desmossomos
que estão nas periferias) e microtúbulos (mais espessos, uma grande
concentração na área do haster, se dirige para outras áreas das células).
Em verde – filamentos de actina.
Em vermelho – filamentos intermediários e microtúbulos.
- Associados a esses 3 tipos de filamentos, tem-se as proteínas acessórias.
Proteínas acessórias:
Reguladoras: controlam os processos de alongamento e redução dos filamentos
principais.
Associação: conectam os filamentos principais entre si, ou com outros componentes
de células.
Motoras: servem para transportar macromoléculas e organelas de um ponto a outro
do citoplasma e fazem com que filamentos contínuos e paralelos deslizem entre si e
também em direções contrárias (formam a chamada citomusculatura celular).
Características:
Esta organização está presente em muitos níveis; um dos mais avançados envolve
o citoesqueleto, permitindo que uma célula viva possua muitos “serviços”
especializados concentrados em diversas áreas, interconectados por vias de
comunicação.
Arranjo celular:
Cada um dos três tipos de filamentos proteicos que compõem o citoesqueleto é um
polímero helicoidal que tem um arranjo diferente na célula e, por conseguinte, uma
diferente função.
Funções do citoesqueleto:
- Ele é responsável pela integridade celular, participando de vários processos:
 Aquisição da morfologia celular
 Movimentação celular
 Transporte de organelas
 Segregação dos cromossomos na mitose
 Citocinese
 Movimento de ciclose (cloroplastos fazem na célula vegetal)
 Fagocitose
 Forma do tubo neural
 Transporte axonal
Filamentos intermediários:
- Filamentos de dimensões intermediárias.
- Não estão presentes em todas as células (exceções: oligodendrócitos, células de
embriões muito jovens e em cultura de células onde as células estão se dividindo
continuamente).
- Estão saindo da periferia do núcleo e se dirigindo para a periferia da célula, onde
irão se inserir em desmossomos e hemidesmossomos.
- Não estão somente no citoplasma: também estão dentro do núcleo, formando
uma estrutura que lembra uma rede de proteção, onde os filamentos se
intercruzam, formando ângulos de 90º.
- São polímeros flexíveis, mas resistentes, que dão suporte mecânico às células,
especialmente para evitar estiramento excessivo das células nos tecidos de
organismos mais complexos.
- Mutações em proteínas que constituem as subunidades de filamentos
intermediários, em seres humanos e animais de laboratório, comprometem de
maneira dramática a integridade de tecidos como pele e músculo, que dependem
dos filamentos intermediários.
- A classe mais amplamente expressa de filamentos intermediários é a das lâminas
nucleares, que reforçam o envoltório (envelope) nuclear e têm um papel
importante na organização da arquitetura cromossômica na interfase. Prende a
cromatina dentro do núcleo. As lâminas são formadas pelos lamínulos filamentos do
tipo A, B e C.
- Filamentos intermediários especiais são os principais constituintes das unhas e
dos cabelos. Os cabelos ilustram bem a flexibilidade e a alta resistência à
tração dos filamentos intermediários.
- Uma rede contínua de filamentos intermediários estende-se do envoltório
nuclear às junções na membrana plasmática, denominadas desmossomos e
hemidesmossomos.
- Essa rede transmite forças mecânicas de uma célula (junção) a outra pelos
desmossomos, e à matriz extracelular pelos hemidesmossomos.
- Esse continuum de filamentos intermediários dá à pele sua integridade
mecânica. Defeitos moleculares nos filamentos intermediários ou junções
associadas a eles resultam na ruptura de células cutâneas e doenças bolhosas.
Tipos – domínios:
Cauda: carboxi-terminal globular
- Os 310 aminoácidos que existem no domínio bastão em alfa-hélice vão se repetir
de 7 em 7 (repetição hepta).
Formação do filamento intermediário:
- No A (dímero) e B (dois dímeros), existem polaridades diferentes.
- No C (dois tetrâmeros), não existem polaridades diferentes.
- Os filamentos intermediários são os únicos filamentos do citoesqueleto que não
possuem polaridades diferentes. Essa característica distingue os filamentos
intermediários dos filamentos de actina e dos micro túbulos, que são POLARIZADOS
e cujas funções dependem desta polaridade.
- Os terminais carboxi e amino muito provavelmente determinam as funções
específicas dos diferentes Filamentos Intermediários.
Classe e tipos de filamentos intermediários:
 
Queratinas: presentes nas células epiteliais, nos cabelos, unhas, pelos, mucosas e
glândulas.
- Algumas dessas proteínas podem apresentar múltiplos sítios de fosforilação.
Onde a fosforilação é intensa e mexe muito com a célula é quando ela está se
dividindo. Quando ela está dividindo, a lâmina pode fosforilar, se desintegrando e
deixando de dar aquela resistência ao envoltório nuclear.
- A fosforilação não desestabiliza os neurofilamentos, pois são mais estáveis. 
Lâmina nuclear:
- Enquanto os filamentos intermediários que estão no citoplasma formam uma rede
tridimensional, a lâmina forma um arranjo bidimensional. Consiste em uma malha
lisa não tridimensional.
- Recobre a superfície interna da membrana nuclear interna do envoltório
nuclear, das células eucariontes.
- Formada pelas lâminas (ou laminofilamentos), estão localizadas exclusivamente
no núcleo.
- Responsável pela morfologia e resistência do envoltório nuclear.
- Exerce função reguladora (participa na organização da arquitetura cromossômica
durante a interfase). Prende a cromatina na membrana interna do núcleo.
Diferenças da lâmina nuclear com outros tipos de filamentos
intermediários:
- Seu domínio-bastão central é um pouco maior do que os demais.
- Possuem um sinal nuclear de transporte que as direcionam do citosol, onde são
sintetizadas, para o núcleo.
- Estão organizadas num padrão entrelaçado bidimensional.
- A malha que eles formam é extremamente dinâmica, de tal forma que se
desestrutura no INÍCIO da mitose e se reestrutura no FINAL.
Filamentos de queratina:
- Associam-se aos desmossomos e aos hemidesmossomos conferindo assim, uma
grande resistência mecânica às células e, por extensão, aos tecidos.
- Uma única célula epitelial é capaz de sintetizar uma grande variedade de
queratinas, todas elas podendo copolimerizar formando um único sistema de
filamentos.
Vimentina:
- São comuns nas células embrionárias.
- A partir do momento que vai se diferenciando, a vimentina vai sendo substituída
pela queratina.
- Nos adultos, localizam-se nas células de origem mesodérmica (fibroblastos,
endoteliais, células do sangue, etc).
Desmina:
- Encontram-se no citoplasma de todas as células musculares.
- Proteínas que vão formar filamentos que vão interagir quando a célula está no
sarcômero (menor unidade contrátil do músculo).
- Fica presa nos filamentos de actina e associa os filamentos.
Neurofilamentos:
- Filamentos dos neurônios, incluindo dendritos e axônios.
- Nos axônios, formam uma rede tridimensional que converte o axoplasma em um
gel extremamente resistente e estruturado.
- Expande o diâmetro do axônio, intensificando a comunicação elétrica no sistema
nervoso.
Filamentos gliais:
- Presentes nos astrócitos e em algumas células de Schwann (responsáveis pela
bainha de mielina).
- Os oligodendrócitos NÃO apresentam esta classe de filamentosintermediários.
Microtúbulos
- São formados por tubulina (alfa e beta).
- Estrutura cilíndrica, alongada e resistente.
- Trabalham com a proteína motora. Há a cinesina e dineina. A cinesina transporta
vesículas; o microtúbulo serve como um trilho, como uma pista.
- É oco. Quando cortado transversalmente, mostra a sua parede é formada por 13
unidades de tubulinas. 
- Cada cilindro tem 13 fileiras de protofilamentos (formados pelas tubulinas alfa e
beta).
- Sempre que um microtúbulo é formado, ele começa com uma tubulina alfa e
termina com tubulina beta.
- Alfa-tubulina: o GTP está mais preso que na beta-tubulina.
Classificação de acordo com sua localização:
- Citoplasmáticos: presentes na célula em interfase.
- Mitóticos: correspondendo às fibras do fuso mitótico.
- Centriolares: localizados nos centríolos e corpúsculos basais.
- Ciliares/ Flagelares: situados no eixo dos cílios e dos flagelos.
Os centriolares e os ciliares/flagelares são muito mais estáveis se comparados
com os citoplasmáticos e mitóticos, que mudam constantemente de
comprimento.
Sítio primário de nucleação:
- O centrossoma é o principal centro organizador de microtúbulos (MTOC),
em quase todas as células eucarióticas animais.
- Nem todo MTOC contém centríolos.
- Existem MTOC nas células, em interfase e em divisão.
- Na interfase – está localizado ao lado do núcleo, próximo da superfície externa
do envoltório nuclear.
- Próximo dos centríolos, há estruturas em forma de anéis, chamados de sítios de
nucleação. Nos sítios de nucleação, encontra-se gama-tubulina. Esses anéis são
formados por 13 gama-tubulinas, que ficam cada uma responsável pela formação
de um protofilamento do microtúbulo. 
- Na divisão, o centrossoma duplica e separa-se em duas partes equivalentes
durante a interfase, cada metade contendo um par de centríolos. Uma parte
percorre um trajeto de 90º.
- No início da mitose, esses dois centrossomas filhos movem-se para lados
opostos do núcleo, formando os dois polos do fuso mitótico.
- O centrossoma, ao MET, é composto por um par de centríolos e de uma
substância aparentemente amorfa que o circunda, denominada de matriz
centrossômica. A matriz centrossômica contém uma rede de fibras muito fina e
uma proteína reguladora denominado complexo de gama-tubulina em anel
(gama-TuRC), parte do centrossomo responsável pela nucleação/polimerização dos
microtúbulos.
- Os microtúbulos possuem polaridades diferentes (extremidade – e extremidade
+). Saem dos sítios de nucleação.
Centríolo
Tubulinas:
- Sempre que vão polimerizar, entram aos pares.
- Todas elas quando vão polimerizar possuem GTP. O GTP da alfa fica preso na
molécula.
Nucleação/polimerização das tubulinas:
- À medida que as tubulinas entram, elas entram com GTP. Depois de um certo
tempo, esse GTP sofre hidrólise, se transformando em GDP.
- O GTP da alfa-tubulina não pode sofrer hidrólise, pois está muito preso na
molécula.
- Enquanto o “quepe” de GTP estiver presente, o microtúbulo estará crescendo e
íntegro. Quando o GTP todo tiver se transformado em GDP, o microtúbulo irá
começar a despolimerizar.
- Os microtúbulos dos neurônios, cílios, flagelos e centriolares devem ser estáveis e
não podem sofrer despolimerização. Para isso, as células lançam mão de proteínas
chamadas de MAPs (proteína associada ao microtúbulo). Essa proteína amarra
o microtúbulo, fazendo um sistema de reforço nele, o estabilizando. Ela também
permite que o microtúbulo se ligue a outra estrutura qualquer da célula.
Instabilidade dinâmica:
- Alternância de ciclos de crescimento (polimerização) e encolhimento
(despolimerização) dos microtúbulos.
- As células podem modificar a instabilidade dinâmica de seus micro túbulos,
com propósitos específicos:
 - Na mitose, os microtúbulos se agregam e se desagregam com muita
rapidez. 
 - Numa célula com morfologia definida, a instabilidade dinâmica é suprida
por proteínas que se ligam aos microtúbulos, estabilizando-os contra a
despolimerização.
Funções específicas dos microtúbulos:
- Os microtúbulos constituem verdadeiras vias de transporte, as quais
macromoléculas e organelas são mobilizadas de um ponto a outro do
citoplasma.
- As proteínas motoras exercem esta função: quando carregadas, a CINESINA
desliza para a extremidade MAIS do microtúbulo e a DINEÍNA, para a
extremidade MENOS.
Cinesina:
- Consistem de duas cadeias pesadas e duas cadeias leves.
- Apresentam maior diversidade do que as dineinas.
- Estão envolvidas no transporte de organelas, na mitose e na meiose e no
transporte de vesículas sinápticas, ao longo dos axônios.
Dineínas:
- Consistem de 2 ou 3 cadeias pesadas complexadas com um número variável de
cadeias leves e intermediárias.
- Estão envolvidas com o transporte de organelas e com a mitose, sendo
relacionadas com as dineínas ciliares e flagelares.
- A energia consumida durante o transporte é fornecida pelo ATP, depois de sua
hidrólise por ATPases presentes nas cabeças motoras.
Axonema:
- Eixo de microtúbulos que fica dentro dos cílios e dos flagelos.
- 9 pares de microtúbulos ao redor de um par central.
- Microtúbulo A: tem dineínas conectadas. 
- Quando os cílios forem bater, a dineína do microtúbulo A se prende ao
microtúbulo B. Isso faz com que os cílios tenham o movimento de batimento,
fazendo o transporte do que está fora da célula.
Cílios/flagelos e corpos basais:
- Possuem microtúbulos que são estáveis. 
Cílios:
- Contém axonema no interior.
- Movimenta fluídos sobre a superfície celular e desloca células através de um
fluído.
- Nas células epiteliais que revestem o trato respiratório humano, os cílios
limpam as camadas de muco contendo partículas de poeira e células mortas em
direção à boca, onde serão engolidas e eliminadas.
- Os cílios também auxiliam no deslocamento do ovócito pela tuba.
Corpúsculos basais:
- São estruturas cilíndricas.
- Nove grupos de 3 microtúbulos, fundidos em tripletes formam a parede do
corpúsculo basal e cada um inclina-se para dentro, como lâminas de uma turbina.
- O corpúsculo basal inicia o crescimento dos microtúbulos axonais, bem como,
ancoram os cílios e os flagelos na superfície das células.
- Os axonemas dos cílios têm origem a partir dos corpúsculos basais.
- Cada par de microtúbulos do axonema dos cílios se originam a partir de dois
microtúbulos do triplete do corpúsculo basal (A e B); é desconhecido como o par
central se forma.
- Experimentos empregando-se a radioautografia, observou-se que a adição de
tubulinase de outras proteínas têm lugar na região distal da estrutura MAIS dos
microtúbulos.