Citoesqueleto: características, funções e estrutura - Ciência - 2023

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o citoesqueleto é uma estrutura celular composta por filamentos. Está disperso por todo o citoplasma e sua função é principalmente de suporte, para manter a arquitetura e a forma celular. Estruturalmente, é composto por três tipos de fibras, classificadas de acordo com seu tamanho.

Estas são fibras de actina, filamentos intermediários e microtúbulos. Cada um concede uma propriedade específica à rede. O interior da célula é um ambiente onde ocorre o deslocamento e o trânsito de materiais. O citoesqueleto medeia esses movimentos intracelulares.

Por exemplo, organelas - como as mitocôndrias ou o aparelho de Golgi - são estáticas no ambiente celular; estes se movem usando o citoesqueleto como via.

Embora o citoesqueleto claramente predomine em organismos eucarióticos, uma estrutura análoga foi relatada em procariotos.

Características do citoesqueleto

O citoesqueleto é uma estrutura extremamente dinâmica que representa uma "estrutura molecular". Os três tipos de filamentos que o constituem são unidades repetitivas que podem formar estruturas muito diferentes, dependendo da forma como essas unidades fundamentais se combinam.

Se quisermos fazer uma analogia com o esqueleto humano, o citoesqueleto equivale ao sistema ósseo e, além disso, ao sistema muscular.

Porém, não são idênticos a um osso, pois os componentes podem ser montados e desintegrados, permitindo mudanças na forma e conferindo plasticidade à célula. Os componentes do citoesqueleto não são solúveis em detergentes.

Características

Forma

Como o próprio nome indica, a função "intuitiva" do citoesqueleto é fornecer estabilidade e forma à célula. Quando os filamentos são combinados nesta rede intrincada, dá à célula a propriedade de resistir à deformação.

Sem essa estrutura, a célula não seria capaz de manter uma forma específica. No entanto, é uma estrutura dinâmica (ao contrário do esqueleto humano) que dá às células a propriedade de mudar de forma.

Movimento celular e junções

Muitos dos componentes celulares estão aderidos a essa rede de fibras dispersas no citoplasma, contribuindo para seu arranjo espacial.

Uma célula não parece uma sopa com diferentes elementos flutuando à deriva; nem é uma entidade estática. Em vez disso, é uma matriz organizada com organelas localizadas em áreas específicas, e esse processo ocorre graças ao citoesqueleto.

O citoesqueleto está envolvido no movimento. Isso acontece graças às proteínas motoras. Esses dois elementos se combinam e permitem o movimento dentro da célula.

Também participa do processo de fagocitose (processo em que uma célula captura uma partícula do meio externo, que pode ou não ser alimento).

O citoesqueleto permite que a célula se conecte com seu ambiente externo, física e bioquimicamente. Esse papel conector é o que permite a formação de tecidos e junções celulares.

Estrutura e componentes

O citoesqueleto é composto por três tipos diferentes de filamentos: actina, filamentos intermediários e microtúbulos.

Um novo candidato está sendo proposto como uma quarta fita do citoesqueleto: a septina. Cada uma dessas partes é descrita em detalhes abaixo:

Filamentos de actina

Os filamentos de actina têm um diâmetro de 7 nm. Eles também são conhecidos como microfilamentos. Os monômeros que compõem os filamentos são partículas em forma de balão.

Embora sejam estruturas lineares, não têm a forma de uma “barra”: giram sobre seu eixo e se assemelham a uma hélice. Eles estão ligados a uma série de proteínas específicas que regulam seu comportamento (organização, localização, comprimento). Existem mais de 150 proteínas capazes de interagir com a actina.

Os extremos podem ser diferenciados; um é denominado mais (+) e o outro menos (-). Nessas extremidades, o filamento pode crescer ou encurtar. A polimerização é visivelmente mais rápida no lado positivo; Para que a polimerização ocorra, o ATP é necessário.

A actina também pode ser um monômero e estar livre no citosol. Esses monômeros estão ligados a proteínas que impedem sua polimerização.

Funções dos filamentos de actina

Os filamentos de actina têm um papel relacionado ao movimento celular. Eles permitem que diferentes tipos de células, tanto organismos unicelulares quanto multicelulares (um exemplo são as células do sistema imunológico), se movam em seus ambientes.

A actina é bem conhecida por seu papel na contração muscular. Junto com a miosina, eles se agrupam em sarcômeros. Ambas as estruturas tornam possível esse movimento dependente de ATP.

Filamentos intermediários

O diâmetro aproximado desses filamentos é de 10 µm; daí o nome "intermediário". Seu diâmetro é intermediário em relação aos outros dois componentes do citoesqueleto.

Cada filamento é estruturado da seguinte forma: uma cabeça em forma de balão no terminal N e uma cauda de formato semelhante no terminal de carbono. Essas extremidades são conectadas entre si por uma estrutura linear composta de hélices alfa.

Essas "cordas" possuem cabeças globulares que têm a propriedade de se enrolar com outros filamentos intermediários, criando elementos entrelaçados mais grossos.

Os filamentos intermediários estão localizados em todo o citoplasma da célula. Eles se estendem até a membrana e frequentemente estão presos a ela. Esses filamentos também são encontrados no núcleo, formando uma estrutura chamada de "lâmina nuclear".

Este grupo é classificado por sua vez em subgrupos de filamentos intermediários:

- Filamentos de queratina.

- Filamentos de vimentina.

- Neurofilamentos.

- Folhas nucleares.

Papel dos filamentos intermediários

São elementos extremamente fortes e resistentes. Na verdade, se os compararmos com os outros dois filamentos (actina e microtúbulos), os filamentos intermediários ganham estabilidade.

Graças a esta propriedade, sua função principal é mecânica, resistindo às mudanças celulares. Eles são encontrados em abundância em tipos de células que sofrem estresse mecânico constante; por exemplo, em células nervosas, epiteliais e musculares.

Ao contrário dos outros dois componentes do citoesqueleto, os filamentos intermediários não podem se reunir e se separar em suas extremidades polares.

São estruturas rígidas (para poderem cumprir a sua função: suporte celular e resposta mecânica ao stress) e a montagem dos filamentos é um processo dependente da fosforilação.

Os filamentos intermediários formam estruturas chamadas desmossomos. Junto com uma série de proteínas (caderinas), esses complexos são criados que formam as junções entre as células.

Microtúbulos

Os microtúbulos são elementos ocos. Eles são os maiores filamentos que compõem o citoesqueleto. O diâmetro dos microtúbulos em sua parte interna é de cerca de 25 nm. O comprimento é bastante variável, na faixa de 200 nm a 25 µm.

Esses filamentos são indispensáveis em todas as células eucarióticas. Eles emergem (ou nascem) de pequenas estruturas chamadas centrossomas e de lá se estendem até as bordas da célula, em contraste com os filamentos intermediários, que se estendem por todo o ambiente celular.

Os microtúbulos são constituídos por proteínas chamadas tubulinas. A tubulina é um dímero composto por duas subunidades: α-tubulina e β-tubulina. Esses dois monômeros são unidos por ligações não covalentes.

Uma de suas características mais relevantes é a capacidade de crescer e encurtar, sendo estruturas bastante dinâmicas, como nos filamentos de actina.

As duas extremidades dos microtúbulos podem ser diferenciadas uma da outra. Por isso se diz que nesses filamentos existe uma "polaridade". Em cada um dos extremos - chamados de mais mais pe menos ou menos - ocorre o processo de automontagem.

Este processo de montagem e degradação do filamento dá origem a um fenômeno de "instabilidade dinâmica".

Função de microtúbulo

Os microtúbulos podem formar estruturas muito diversas. Eles participam dos processos de divisão celular, formando o fuso mitótico. Esse processo ajuda cada célula filha a ter um número igual de cromossomos.

Eles também formam os apêndices semelhantes a chicotes usados para mobilidade celular, como cílios e flagelos.

Os microtúbulos funcionam como vias ou "vias" nas quais se movem diferentes proteínas que têm funções de transporte. Essas proteínas são classificadas em duas famílias: cinesinas e dineínas. Eles podem viajar longas distâncias dentro da célula. O transporte em distâncias curtas geralmente é realizado com actina.

Essas proteínas são os "pedestres" das estradas dos microtúbulos. Seu movimento é bastante semelhante a uma caminhada no microtúbulo.

O transporte envolve a movimentação de diferentes tipos de elementos ou produtos, como vesículas. Nas células nervosas, esse processo é bem conhecido porque os neurotransmissores são liberados nas vesículas.

Os microtúbulos também estão envolvidos na mobilização das organelas. Em particular, o aparelho de Golgi e o retículo endosplásmico dependem desses filamentos para assumir sua posição adequada. Na ausência de microtúbulos (em células com mutação experimental), essas organelas mudam marcadamente sua posição.

Outras implicações do citoesqueleto

Em bactérias

Nas seções anteriores, o citoesqueleto dos eucariotos foi descrito. Os procariotos também possuem uma estrutura semelhante e têm componentes análogos às três fibras que compõem o citoesqueleto tradicional. A esses filamentos é adicionado um dos seus próprios pertencentes a bactérias: o grupo MinD-ParA.

As funções do citoesqueleto nas bactérias são bastante semelhantes às funções que desempenham nos eucariotos: suporte, divisão celular, manutenção da forma celular, entre outras.

Em câncer

Clinicamente, componentes do citoesqueleto têm sido associados ao câncer. Por intervirem nos processos de divisão, são considerados "alvos" para compreender e atacar o desenvolvimento celular descontrolado.

Referências

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