Post on 07-Jul-2015
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UNIVERSIDAD DE SAN MARTIN DE PORRAS
FACULTAD DE MEDICINA HUMANAFILIAL NORTE
BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR
CITOESQUELETO II ORGANELAS FIBRILARES
2012-II
PROFESOR: Hélmer Lezama, MSc.
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MOTORES MOLECULARES
MIOSINAS
KINESINAS
DINEÍNAS US
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MOTORES MOLECULARES Kinesinas y dineínas se mueven a lo
largo de microtúbulos.
Miosina se desplaza a lo largo de microfilamentos.
La carga celular incluye vesículas, mitocondrias, lisosomas, cromosomas y otros filamentos citoesqueléticos.
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MOTORES MICROTUBULARES•Kinesinas: contituídas por
dos cadenas pesadas que se entrelazan en la región del tallo.
La cabeza generadora de fuerzas se une al microtúbulo.• La cola se une a la carga
transportada.
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KINESINA 1985. De axón de calamar gigante. Son una familia de proteínas. Los dominios motores o cabezas tienen secuencias
semejantes, se desplaza por los microtúbulos. Las colas tienen secuencias diferentes de acuerdo a
las diferentes cargas que transportan. Se desplaza hacia el extremo más. En neuronas los extremos positivos de los
microtúbulos se dirigen hacia las terminales sinápticas. Las kinesinas intervienen en el movimiento anterógrado.
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DINEÍNAS CITOPLASMÁTICAS 1963. En células nerviosas. También está
en otras células. Responsable del movimiento de flagelos
y cilios. Proteína enorme, 9 a 10 cabezas grandes,
globulares, generadoras de fuerza. Se mueven hacia el extremo menos del
microtúbulo. Movimiento retrógrado. Generador de fuerza para el movimiento
del cromosoma durante la mitosis.
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DINEÍNA CITOPLASMÁTICA
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MICROFILAMENTOS
• Finas fibras proteicas.
• En diferentes células, debajo de la membrana como hilos de 3-6 nm de diámetro.
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MICROFILAMENTOS: composición
•Compuestos predominantemente por la proteína contráctil actina.
• La estabilidad de actina está controlada por ATP y iones Ca++.
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MICROFILAMENTOS: función
Intervienen en el movimiento de células no musculares: desplazamiento, contracción citocinesis.
La asociación con la proteína miosina es la responsable de la contracción muscular.
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ACTINA
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ACTINA• Es una de las proteínas más abundantes del músculo.• 10% de todas las proteínas que forman el fibroblasto.
El 15% en amebas y plaquetas y el 2% en hepatocitos .• Proteína globular. Hay hasta 6 tipos.• Actina α sólo en músculo.• Se conocen 4 tipos de actina α de músculos:
estriado, cardiaco, liso vascular y liso entérico. • En células no musculares: variedades β y γ . U
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POLIMERIZACIÓN Y DESPOLIMERIZACIÓN DE ACTINA (dependiente de ATP)
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MICROFILAMENTOS: ensamblaje
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POLIMERIZACIÓN DE ACTINA: GENERADOR DE MOVIMIENTO
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MICROVELLOS Y ESTEREOCILIOS
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MICROFILAMENTOS PROTEINAS RELACIONADAS
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MICROFILAMENTOS PROTEINAS RELACIONADAS
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MOTILIDAD DE MIOSINA
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FILAMENTOS INTERMEDIOS- Formados por diferentes proteínas relacionadas.
- Polímeros muy estables y resistentes.
- Especialmente abundantes en citoplasma de células sometidas a fuertes tensiones mecánicas.
- Tienen un diámetro de 10 nm.
- Proveen fuerza de tensión a la célula, ya que su función consiste en repartir las tensiones, que de otro modo podría romper la célula.
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FILAMENTOS INTERMEDIOS (FI)
Solo se han identificado en células animales. Son de 6 clases:Queratina: células epitelialesVimentina: células de origen mesodérmico.Desmina: células musculares.Glial: células gliales.Neurofilamentos: neuronas.Periferina: neuronas del SNC.
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FILAMENTOS INTERMEDIOS
• Son muy resistentes a las fuerzas de tracción.• Son más estables a la fragmentación
química. •Difíciles de solubilizar utilizando
procedimientos leves de extracción. US
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QUERATINA
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CITOESQUELETO DE CÉLULAS VEGETALES
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FIBROBLASTOS EN PROCESO DE FIJACIÓN
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30, 60 min 2 y 24 horas
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LOCOMOCIÓN CELULAR
FORMACIÓN DEL TUBO NEURAL
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FORMACIÓN DEL TUBO NEURAL
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Centros Organizadores de Microtúbulos (COMTs) (MTOCs, microtubule organizing centers)
• Lugar citoplasmático donde ocurre la nucleación de los microtúbulos y donde están anclados los extremos menos de los microtúbulos.
• Tiene dos funciones principales:1. Organización de los flagelos y los
cilios eucariotas.2. Organización de la
mitosis/meiosis mediante el huso mitótico/meiótico que separa los cromosomas durante la división celular.
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En las células animales, los microtúbulos del citoesqueleto son típicamente nucleadas por el centrosoma, un estructura compleja que contiene dos centriolos en forma de barril
rodeados de material pericentriolar amorfo de alta densidad electrónica.
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Centros Organizadores de Microtúbulos (COMTs) (MTOCs, microtubule organizing centers)
• Hay un centrosoma por célula, cuando ésta se encuentra en la fase G1 o G0 del ciclo celular, y se suele localizar cerca del núcleo.
• El centrosoma se compone de dos compartimentos: uno central formado por un par de centriolos dispuestos de forma ortogonal y otro periférico formado por material proteico denominado material pericentriolar.
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El centro organizador de microtúbulos• Los microtúbulos no están
distribuidos al azar en la célula.
• Se estructuran en forma radiada a partir del centrosoma.
• El centrosoma tiene dos centriolos orientados perpendicularmente uno respecto al otro. U
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En células animales un centrosoma es el Centro Organizador de Microtúbulos (MTOC, microtubule-organizing center).
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CENTROSOMA ANIMAL
Compuesto por un par de centriolos:
• centriolo madre con apéndices distal
y subdistal
• centriolo hijo rodeados por el
material pericentriolar (PCM).
microtúbuloCentriolo
madre
Centriolo hijo
Fibras conectoras
γ-TuRCs
El Complejo en anil lo de la tubulina gamma (γ-TuRCs ) en el material pericentriolar participa en la nucleación de los microtúbulos.
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El centro organizador de microtúbulos• Se encuentra localizado cerca al núcleo.• Dirige:– El ensamblaje y orientación de los microtúbulos.– La dirección del tráfico vesicular.– La orientación de las organelas.
Tubulina γ
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La tubulina La tubulina γγ (tubulina gamma) (tubulina gamma)
• Componente universal de los centros organizadores de microtúbulos.
• Tiene un rol importante en la nucleación para la polimerización de microtúbulos.
• La tubulina γ (gamma) es parte del material pericentriolar que orienta a los microtubulos.
Mientras la tubulinas α y β son componentes
regulares de los microtúbulos la
tubulina γ cumple un rol más especializado.
USMP-FMH-FN- BCM-2012-II H. Lezama 39
• La tubulina gamma y sus proteínas asociadas están localizadas alrededor del centrosoma.
• Son fundamentales para:• La iniciación o nucleación durante el
ensamblaje de microtúbulos.• La organización de los microtúbulos.
La tubulina La tubulina γγ (tubulina gamma) (tubulina gamma)
USMP-FMH-FN- BCM-2012-II H. Lezama 40
El complejo en anillo de la tubulina gamma(γ-TuRC, γ-tubulin ring complex)
• Es un material pericentriolar muy grande.• Tiene forma de anillo y
contiene al menos 6 proteínas además de la tubulina gamma.• La γ-tubulina dirige el
ensamblaje de microtúbulos al formar un núcleo de polimerización de las subunidades de tubulina.
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Drogas inhibidoras de la polimerización de tubulina
• Colchicina y colcemida: inhiben el ensamblaje de moléculas de tubulina para formar los microtúbulos provocando la despolimerización.
• Vinblastina y vincristina: inducen la formación de agregados de tubulina.
• Taxol estabiliza los microtúbulos.
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Centrosoma
• Se encuentra en todas las células eucariotas; excepto: plantas superiores.
• Participa en :1. Organización de
microtúbulos.2. Coordinación movimientos de
cilios y flagelos.
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El centrosoma y los microtúbulos organizan la polaridad de la célula:
Sitio de nucleación(complejo en anillo de gamma
tubulina, γ-TuRC)
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• La mayoría de microtúbulos presentan una orientación constante respecto al centro organizador de microtúbulos (MTOC).• Los extremos menos se orientan hacia el centro
organizador de microtúbulos.
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Los microtúbulos participan en al separación de los cromosomas durante la mitosis formando las f ibras del Huso acromático.
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Los centriolos participan activamente en Los centriolos participan activamente en el ciclo celularel ciclo celular
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Kinesinas: dirigen las estructuras hacia el extremo “más”.Dineínas: dirigen las estructuras hacia el extremo “menos”.
Los microtúbulos son “pLos microtúbulos son “p istas” para la istas” para la movil ización de las organelas y vesículas.movil ización de las organelas y vesículas.
MTOC: centro organizador de microtúbulos
Vesículas
Mitocondria
Lisosoma
Lisosoma
Golgi
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Las proteínas mal plegadas pueden formar agresomas en el Centro organizador de microtúbulos.
Ocurre si no son destruidas en el Proteosoma 26S después de sufrir ubiquit inación.
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Cilios y flagelosPresentan la misma estructura básica
Cilios:
• Son muchos.• Son cortos.
• Siempre presentan la misma estructura.• Se encuentran sólo en
eucariotas
Flagelos:
• Son pocos.• Más gruesos y más largos.• Varían en su estructura.
• Presentes en eucariotas como en procariotas, con estructura diferente.
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• Túbulo A: un microtúbulo completo de 13 protofilamentos.
• Uno o dos túbulos adicionales (B y C): microtúbulos incompletos compuestos por 10 protofilamentos.
microtúbulos
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Existen células que tienen
movilidad en un medio líquido:
• Todos los cilios y flagelos eucariotes tienen una estructura semejante.• Tienen un haz central de
microtúbulos : axonema.Espermatozoides.
Protozoarios.Células epiteliales de mamíferos.
disposición: 9 + 2
USMP-FMH-FN- BCM-2012-II H. Lezama 55
Cilios y flagelos
• Los cilios y los flagelos eucarióticos tienen una estructura muy similar:• Diámetro: 0,25 μm.• Axonema: constituído por microtúbulos y sus proteínas
asociadas.• Longitud variable: algunas micras a más de 2 milímetros.
• Muchas bacterias también tienen flagelos de estructura diferente carentes de microtúbulos. U
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rayo
puente
dineína
Par central
Doblete externo
Diagrama del axonema
axonema
Doblete externo
Membrana plasmática
El axonema es la estructura interna axil de los ci l ios y f lagelos de las células eucariotes.
Es una estructura microtubular con una disposición de 9 pares de microtúbulos periféricos y 1 par central (9+2).
Constituye el elemento esencial para la moti l idad.USMP-FMH-FN- BCM-2012-II
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Cilios y flagelos
• Se compone de un haz de fibras recubierto por una membrana y recibe el nombre de axonema.
• El axonema consta de:• Un anillo de 9 microtúbulos dobles que
rodean a un par de microtúbulos centrales simples.
Axonema
Disposición “9 + 2”
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Cilios y flagelos
• Cada microtúbulo doble tiene un túbulo A y otro B.• Los túbulos A son microtúbulos
completos con 13 protofilamentos.• Los túbulos B son incompletos y
tienen 10 protofilamentos.
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• El axonema se mantiene unido por tres conjuntos de conexiones cruzadas proteicas:1. Puentes periódicos que conectan
el par de microtúbulos centrales (a manera de peldaños). Rodeados por una vaina interna.
2. La proteína nexina que es sumamente elástica, conecta microtúbulos dobles externos adyacentes.
3. Conexiones radiales que parten de los microtúbulos simples centrales a cada túbulo A de los microtúbulos dobles externos. U
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Cilios y flagelos
Cada subfibra A esta unida a los brazos de dineína:
1. un brazo interior de dineína.
2. un brazo exterior de dineína.
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• Los microtúbulos dobles se continúan en toda la longitud dell cilio o flagelo.• Existe una hilera interna y otra
externa de brazos de dineína adosados al túbulo A de cada microtúbulo doble.
• Los brazos de dineína se extienden hasta el túbulo B del microtúbulo doble adyacente.
Túbulo A Túbulo B
Brazos de dineína
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Dineína• Las dineínas del axonema
son complejos multimonómeros de cadenas pesadas, cadenas intermedias y cadenas ligeras.• Se organizan mediante un
gran dominio de cabeza globular unidos a pequeños dominios globulares a través de un tallo. U
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Es 10 veces más grande que las
kinesinas
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Dineína• Se han identificado 8 a 9 cabezas pesadas diferentes capaces de
hidrolizar ATP.
• Las cadenas ligeras e intermedias median la unión de la dineína al túbulo A regulando la actividad de la dineína.
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Cilio: 2 microtúbulos.
Centriolo: 3 microtúbulos.
Cuerpo basal
Membrana plasmática
Axonema
Microtúbulos externos dobles
Microtúbulos centrales
Brazos de dineína
Ultraestructura de cilios y flagelos
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Cilios y flagelos• En el sitio de fijación a la
célula el axonema se conecta con el cuerpo basal.
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• El cuerpo basal es una estructura cilíndrica de 0,4 µm de largo por 0,2 µm de ancho.
• Contiene 9 microtúbulos triples al igual que los centriolos.
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Cilios y flagelos
• Los túbulos A y B de los cuerpos basales se continúan dentro de la vaina del axonema.
• El túbulo C termina dentro de la zona de transición entre el cuerpo basal y la vaina.
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Cil io
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Cilios• El tipo de movimiento que
realizan es de bateo, a modo de látigo, de manera sincronizada.• Produce una especie de ola
que desplaza el fluido en una dirección paralela a la superficie de la célula.
• Una función del movimiento ciliar descubierta recientemente está implicada con el establecimiento de la lateralidad de determinadas estructuras de los vertebrados durante el desarrollo embrionario.
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Movimiento ciliar
Vista lateral
Vista superior
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El Flagelo bacteriano
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¡Tiene estructura diferente!!!
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1) f i lamento, 2) espacio periplásmico, 3) codo, 4) juntura, 5) anil lo L, 6) eje, 7) anil lo P, 8) pared celular, 9) estátor,10) anil lo MS, 11) anil lo C, 12) sistema de secreción de t ipo II I, 13) membrana externa, 14) membrana citoplasmática, 15) punta.