Citoesqueleto: Definición, Función, Componentes y Transmisión Citoplasmática   

microfilamentos

Es el marco que le da forma a una célula. 

El citoesqueleto es una red de fibras que forman la «infraestructura» de las células eucarióticas, células procarióticas y arcaeas.

Al igual que en un ser humano, el esqueleto también ayuda a mantener todos los órganos, en su lugar. 

En las células eucariotas, estas fibras consisten en una malla compleja de filamentos de proteínas motoras que ayudan en el movimiento celular y estabilizan la célula.

Función del citoesqueleto

El citoesqueleto se extiende a lo largo del citoplasma de la célula y dirige varias funciones importantes.

  • Ayuda a la célula a mantener su forma y da soporte a la célula.
  • Una variedad de orgánulos celulares se mantienen en su lugar por el citoesqueleto.
  • Ayuda a la formación de vacuolas.
  • El citoesqueleto no es una estructura estática, pero puede desmontar y volver a ensamblar sus partes para permitir la movilidad interna y general de la célula. 
  • Los tipos de movimiento intracelular soportados por el citoesqueleto incluyen el transporte de vesículas dentro y fuera de una célula, la manipulación de los cromosomas durante la mitosis y la meiosis, y la migración de los orgánulos.
  • El citoesqueleto hace posible la migración celular ya que la motilidad celular es necesaria para la construcción y reparación de tejidos, la citocinesis (la división del citoplasma) en la formación de células hijas y en las respuestas de las células inmunitarias a los gérmenes.
  • El citoesqueleto ayuda en el transporte de las señales de comunicación entre las células.
  • Forma protuberancias similares a apéndices celulares, como cilios y flagelos, en algunas células.

Componentes del citoesqueleto

El citoesqueleto eucariota es una red de tres sistemas de filamentos largos, creados a partir del ensamblaje y desmontaje repetitivo de componentes dinámicos de proteínas. 

Los sistemas de filamentos primarios que comprenden el citoesqueleto son microtúbulos, filamentos de actina y filamentos intermedios. 

Crea una arquitectura interna para darle a la célula su forma a través de elaborados enlaces a sí misma, la membrana plasmática y los orgánulos internos.

Fibras de proteínas

A través de una serie de proteínas intercelulares, el citoesqueleto le da a la célula su forma, ofrece soporte y facilita el movimiento a través de tres componentes principales: microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos. 

El citoesqueleto ayuda a que la célula se mueva en su entorno y controla el movimiento de todos las funciones internas de la célula.

Microtúbulos 

Los microtúbulos tienen funciones diferentes que contribuyen al trabajo del citoesqueleto. 

Los microtúbulos son barras huecas que funcionan principalmente para ayudar a sostener y dar forma a la célula, forman los centriolos de una célula, son la base de los flagelos y los cilios de una célula, y funcionan como rutas o el camino por el que se desplazan las vesículas (orgánulos) de transporte. 

Los microtúbulos se encuentran típicamente en todas las células eucariotas. varían en longitud y miden aproximadamente 25 nm (nanómetros) de diámetro.

Un microtúbulo está formado por proteínas tubulínicas dispuestas para formar un tubo hueco parecido a una paja, y cada proteína tubulina consta de dos subunidades, α-tubulina y β-tubulina.

Microfilamentos

Los microfilamentos son la más pequeña de las tres partes del citoesqueleto, ya que solo tienen alrededor de siete nanómetros de diámetro. 

Estos filamentos de forma helicoidal están formados por proteínas G-actina. 

Los microfilamentos o filamentos de actina son barras delgadas y sólidas que son activas en la contracción muscular. 

Los microfilamentos son particularmente prevalentes en las células musculares. 

Similar a los microtúbulos, se encuentran típicamente en todas las células eucariotas. 

Los microfilamentos se componen principalmente de la proteína actina contráctil. También participan en el movimiento de orgánulos.

Filamentos intermedios

Los filamentos intermedios son un poco más grandes, de ocho a doce nanómetros, y estos filamentos a base de queratina se enrollan entre sí para formar una forma de cordón. 

Los filamentos intermedios pueden ser abundantes en muchas células y proporcionar soporte para microfilamentos y microtúbulos al mantenerlos en su lugar. 

Estos filamentos se encuentran en las células epiteliales y neurofilamentos en las neuronas. 

Proteínas motora

Un número de proteínas motoras se encuentran en el citoesqueleto. 

Como su nombre lo sugiere, estas proteínas mueven activamente las fibras del citoesqueleto.

Como resultado, las moléculas y los orgánulos se transportan alrededor de la célula.

Las proteínas motoras son impulsadas por ATP, que se genera a través de la respiración celular. 

Hay tres tipos de proteínas motoras involucradas en el movimiento celular.

Las kinesinas  

Estas se mueven por los  microtúbulos llevan componentes celulares a lo largo del camino y normalmente se utilizan para mover orgánulos hacia la membrana celular.

Las dineínas 

Las dineínas son similares a las kinesinas y se usan para empujar los componentes celulares hacia el interior del núcleo. 

Las dineínas también trabajan para deslizar microtúbulos entre sí, como se observa en el movimiento de los cilios y flagelos.

Las miosinas 

Las miosinas interactúan con la actina para realizar contracciones musculares. También están implicados en la citocinesis, la endocitosis  y la exocitosis.

Transmisión citoplasmática 

El citoesqueleto ayuda a hacer posible la transmisión citoplásmica. 

También conocido como ciclosis, este proceso implica el movimiento del citoplasma para hacer circular los nutrientes, los orgánulos y otras sustancias dentro de una célula.

La ciclosis también ayuda en la endocitosis y la exocitosis, o el transporte de sustancia dentro y fuera de una célula.

A medida que los microfilamentos del citoesqueleto se contraen, ayudan a dirigir el flujo de partículas citoplasmáticas. 

Cuando los microfilamentos unidos a los orgánulos se contraen, los orgánulos se arrastran y el citoplasma fluye en la misma dirección.

La transmisión citoplásmica se produce tanto en células procariotas como en células eucariotas. 

En protistas, como las amebas, este proceso produce extensiones del citoplasma conocido como pseudópodos. 

Estas estructuras se utilizan para capturar alimentos y para la locomoción.

Estructura del citoesqueleto

La estructura del citoesqueleto se modifica por adhesión a las células vecinas o a la matriz extracelular. 

La resistencia y el tipo de estas adhesiones son fundamentales para regular el ensamblaje o desmontaje de los componentes del citoesqueleto. 

Esta propiedad dinámica permite el movimiento celular, que está gobernado por fuerzas (internas y externas). 

Esta información es detectada por los mecanosensores y diseminada a través del citoesqueleto, lo que lleva a la señalización y respuesta química.

Aunque las subunidades de los tres sistemas de filamentos están presentes en toda la célula, las diferencias en las estructuras de las subunidades y las fuerzas atractivas entre ellas imparten a cada sistema estabilidad variable y propiedades mecánicas distintas. 

Estas características explican su distribución en estructuras particulares y  regiones de la célula. 

Numerosas proteínas asociadas al citoesqueleto también ayudan a regular la distribución espacial y temporal del citoesqueleto. 

La organización y el ensamblaje de un sistema de filamento están influenciados por los otros de manera coordinada para la mayoría de las funciones celulares.

Las proteínas accesorias organizan los filamentos en estructuras de orden superior.

La reticulación de los filamentos por motores específicos o proteínas de unión multivalentes (proteínas accesorias) aumenta la estabilidad y forma estructuras de orden superior. 

Dicha organización facilita la generación de fuerzas contráctiles a largo plazo y, en ocasiones, admite fuerzas de compresión a la vez que es dinámica. 

Estas estructuras están conectadas a través de las células a través de las uniones y, por lo tanto, facilitan la mecanotransducción y la respuesta acumulativa a nivel de tejido u órgano.

Las proteínas accesorias son una parte crítica de la red de señalización que integra señales extra e intracelulares (por ejemplo, fuerza, iones, entre otras) con los módulos de ensamblaje del citoesqueleto. 

Estos pueden ser específicos para ciertos tipos de filamentos. Por ejemplo, la fimbrina se une solo a los filamentos de actina, mientras que otros como la plectina no son específicos.

Los factores accesorios también pueden ayudar a regular la estabilidad, las propiedades mecánicas y la producción de fuerza para los filamentos individuales dentro de la estructura más grande. 

Por ejemplo, la  fascina entrecruza los filamentos de actina en haces rígidos que tienen una resistencia mecánica para generar una fuerza sobresaliente, mientras que la filamina reticula los filamentos de actina en redes tipo gel que son flexibles y producen menos fuerza. 

La tropomiosina estabiliza los filamentos de actina y regula la asociación de la miosina para controlar el momento de la contracción.

El centro de organización de microtúbulos  crea una organización global de la red de microtúbulos para establecer la polaridad y el posicionamiento de los orgánulos celulares.

La lámina nuclear está compuesta por filamentos intermedios y el huso mitótico (hecho de microtúbulos). Las láminas se tensan mecánicamente con la red continua de cromosomas y matriz nuclear.

Los filamentos intermedios también forman cables flexibles desde la superficie celular hasta el centro para formar una «jaula» alrededor del núcleo. 

Estas estructuras equipadas con proteínas accesorias tienen una resistencia adicional en relación con los filamentos individuales. 

Por ejemplo, la filagrina agrupa los filamentos de queratina en la capa  superior de las células de la piel, proporcionando resistencia al estrés físico y la pérdida de agua.