CITOPLASMA: CITOSOL Y CITOESQUELETO -Microtúbulos

Prof. M. CRUZ BRICEÑODPTO ACADEMICO MORFOLOGIA HUMANA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

Microtúbulos - microfilamentos

CITOPLASMA

CITOPLASMA• ORGANELOS CITOPLASMATICOS

– SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS: RE, CG

– ORGANOIDES: MITOCONDRIAS, PEROXISOMAS

• MATRIZ CITOPLASMATICA

INCLUSIONES CITOPLASMATICAS

CITOESQUELETO

ORGANELOS CITOPLASMÁTICOS

• A. Organelos membranosos• Membrana celular

• Mitocondrias

• Retículo endoplásmico

• Aparato de Golgi

• Vesícula secretoria (gránulos)

• Lisosoma, Endosoma

• Peroxisoma

• B. Organelos no membranosos• Ribosomas: libres o polisomas

• Centriolos, cilios y flagelos

MATRIZ CITOPLASMÁTICA (CITOSOL)

A. ENZIMAS QUE INTERVIENE EN:

- Biosíntesis de Aminoácidos, nucleótido, ácidos grasos,

- Maquinaria de la síntesis proteica

- Glucogenogénesis, glucogenólisis,- Glucólisis

- Múltiples reacciones en las que intervienen el ATP, GTP,

AMPc y otros nucleótidos

- Chaperonas ( Hsp 60, Hsp 70, HSp 90)

- Proteosomas

B. INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS• Son depósitos intracelulares de sustancias

relacionadas con:– Nutrición

– Productos de desecho

– Sustancias inertes y pigmentos , productos del envejecimiento

• Son gránulos que puede tener membrana o no– Gránulos de secreción

– Gránulos de pigmentos

– Gránulos de lípidos

– Gránulos de glucógeno

B. INCLUSIONES CITOPLASMÁTICASa. Nutrimentos almacenados

a.1 Glucógeno: Gránulos β(15-30nm) y α (GLUCOSOMA)

Hepatocitos

Miocitos

Neutrofilos

Epitelios (algunos)

Glucogenosis

Hepatocito (M/E). En el citoplasma se observan rosetas de glucógeno

(flecha) cerca de vesículas de REL (cabeza de flecha) además de cisternas

de REG y mitocondrias

a.2 Grasa (lípidos)

Adipocito

Cel. Musculares*

Hepatocitos*

Condrocito maduro

Gg. Sebáceas

Gd. Endocrina

En cel Renales, cardiocito y hepatocitos

Por Anoxia, toxinas

* Esteatosis (acumulación anormal de grasa)

Col.Sudan rojo

INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS

B. Pigmentos (ocasionales)

B.1 Pigmentos ExógenosCaroteno : Yema, mantequilla, grasa humana - carotemia

Partículas de carbono: pulmones oscurecidos (fumadores antracosis)

Macrófago en silicosis

pulmonar

Macrófagos con partículas de

carbón

Minerales : Ag (tejidos cuerpos grises)

Pb (línea azul en encías)

Tintes : tatuajes

B.2. Pigmentos Endógenos

•Hemoglobina

•Hemosiderina

Célula del Bazo

•Bilirrubina, (biliverdina)

•Lipofucsina pigmento lipídico de desgaste

Signo revelador de lesión por radicales

libres y peroxidación lipídica

• Melanina : Eumelanina (negro pardo)

feomelanina (amarillo rojizo)

C. CITOESQUELETO

ELEMENTOS:

•Filamentos proteicos:

•Microtúbulos

•Microfilamentos

•Filamentos intermedios

•Proteínas asociadas

Complejo de red de filamentos proteicos que se extienden en el

citoplasma de las células y permiten que éstas tengan la capacidad de

adquirir: - Diferentes formas

- Llevar a cabo movimientos direccionales y coordinados

ORGANIZACIÓN DEL CITOESQUELETO

Son cilindros largo y huecos de tubulina

Diámetro de 25 nm

Rectos

Se disponen de un extremo unido al centrosoma

FILAMENTOS INTERMEDIOS

Parecidas a cuerdas

Diámetro 10 nm

Formados de proteínas filamentosas

Proporcionan resistencia mecánica

Proporcionan sostén mecánico a los tejidos

MICROFILAMENTOS O FILAMENTOS DE ACTINA

Filamentos de Miosina 15 nm

Polímeros helicoidales, relacionados 2 a 2 de actina

Estructura flexibles de 5-9 nm de diámetro

Forman haces y redes bidimensionales y geles

tridimensionales

Dispersos en el citoplasma o concetrados en el cortex

PROTEINAS ACCESORIAS DE LOS FILAMENTOS PROTEICOS DEL CITOESQUELETO

•PROTEINAS REGULADORAS: controlan el nacimiento, el alargamiento, el acortamiento y la despolimerización de los filamentos

•PROTEINAS LIGADORAS: conectan a los filamentos entre si y con otros componentes celulares

•PROTEINAS MOTORAS: permiten el transporte de macromoléculas y organoides, el deslizamiento de filamentos contiguos y paralelos, lo cual constituye la base para la motilidad, contracción y cambio de forma de la célula

FUNCIONES DEL CITOESQUELETO

• Estructural

• Movimiento intracelular

Transporte

Segregación de cromosomas

• Formación de estructuras celulares

• Movimiento celular

• Polarización celular

• F. estructural: crea y mantiene niveles de organización

• Movimiento intracelular

Segregación de cromosomas

Transporte intraceluar

• Formación de estructuras celulares

- Microvellosidades (A)

- Lamelipodios (B)

- Invaginaciones (C)

- Seudópodos (D)

Microvilli en epitelio renal

(D)

• Movimiento celular

• Polarizacion intracelular

-Reconocimiento:

Célula T - Célula Diana

-Paso de señal de los

receptores hacia el cortex

Reorganización de los

filamentos de actina en la

Zona de Contacto

-Reorientación del centrosoma

-Microtubulos conectan al CG en

la zona de contacto

ANOMALIAS CITOESQUELETICAS

Se manifiesta en:

• Defectos en la función celular: movimiento

• Acumulación intracelular de material fibrilar:

Fagocitosis alterada

• Microtúbulos alterado disminución de fusión deendosoma Enf. Chediak Higashi

• Microfilamento alterado

• Microfilamento + citocalicinaB

• Microtúbulo mal organizado

– Flagelo (dineina alterada) esperma inmóvil esterilidad

– Cilios Bronquiestasia

• Filamentos intermedios:– Acumulo de filamentos de Pre-queratina causan lesión celular

Alzheimer

ESTRUCTURA

MICROTUBULOS

25nm

14nm

Unión al GTP

reversible

Unión al GTP irreversible

Pasos del ensamblaje de los microtubulos1. Formación del protofilamentos a partir de αβTubulina

2. Los protofilamentos se asocian en sentido lateral para para formar el

microtúbulo

3. Agregado de más subunidades a los extremos

de los protofilamentos alargan el microtúbulos

Disposición de las αβ tubulinas es por:

•Interacciones laterales

•Interaccione longitudinales

Contacto cabeza-cola

Heterodimeros adyacentes

•Ligeramente alternados

•Filas sesgadas

•Los microtubulos pueden ser:

CARACTERISTICAS

A. LONGITUD VARIABLE: Fracción de micrón –

centenares de micrones

B. SON MAS RÍGIDOS que los microfilamentos y los

filamentos intermedios, debido a su estructura

tubular

C. GENERAN FUERZA DE PROPULSIÓN por ser

tubulares, propiedad que es fundamental en el

movimiento de cromosomas y el huso mitótico

CARACTERISTICAS

D. PRESENTAN POLARIDAD: + / -

E. RECAMBIO ROTATORIO E INESTABILIDAD del

MICROTUBULO

E. INESTABILIDAD DINAMICA del MICROTUBULO

C. LABILIDAD DE MICROTUBULOS

•TAXOL: Se une y estabiliza los microtúbulos (tratamiento de

cáncer)

•VIMBLASTINA, VINCRISTINA: se une a subunidades de

tubulina e impide su polimerización

NOCODAZOL: se une a subunidades de tubulina e impide su

polimerización

Anticancerosos bloquea el huso mitótico Elimina células de

división rápida

COLCHICINA/ COLCEMID: se une a las subunidades de tubulina

e impide su polimerización

Colchicina inhibe la síntesis de tubulina

(autorregulación de Tubulina)

Degradación por

nucleasa

CENTROSOMA o CENTRO ORGANIZADOR DE MICROTUBULOS

ESTRUCTURA

•Matriz o material pricentriolar:

•Complejo en anillo de γ-tubulina ó

γ-TuRC

•Proteínas

•Centriolos

Diámetro 25nm

Formación de los microtúbulos

Los microtúbulos se depolimerizan y repolimerizan continuamente (GTP).

UBICACIÓN Y ORIENTACION DE CENTROSOMAS Y

MICROTUBULOS

TIPOS DE MICROTUBULOS

De acuerdo a su ubicación

CITOPLASMATICOS

CILIARES

CENTRIOLARES

MITOTICOS

De acuerdo a su tiempo de vida: Estables /Inestable

Inestables

Estables

-Presentes en células que no se dividen

Ejm:

• Haz microtubular de cilios y flagelos:

•Espermatozoide / tubo ovárico

•Una banda marginal de microtúbulos

estables en eritrocitos y plaquetas

•Células nerviosas: en

axones y son estructurales

y como vías de transporte

MODIFICACIONES DE LOS MICROTUBULOS

•Maduración de tubulinas α

Eliminación de Tirosinas

Acetilaciones en los residuos de lisina

•Estabilización por Proteínas

•Asociación a Proteínas

PROTEINAS ASOCIADAS A MICROTUBULOS

FUNCION

Regula la dinámica del microtúbulo e influye en la velocidad

de recambio

Influye en la asociación de microtúbulos con otras

estructuras celulares

CARACTERISTICAS

Su actividad y localización depende de proteínas cinasas

TIPO DE UNION: - Lateral

- En el extremo

TIPOS

- Desestabilizadoras

- Estabilizadoras

- Motoras

a) PROTEINAS DESESTABILIZADORAS

• ESTATMINA= Oncoproteina 18

PROTEINAS ASOCIADAS A MICROTUBULOS (MAP)

↑Estatmina ↓velocidad de elongación del microtúbulo

Estatmina + P Estatmina inactiva microtúbulo crece

• KATAMINASubunidades Menor: Fija ATP

Subunidad mayor: dirige a la proteína hacia el centrosoma

Rompe las uniones internas entre subunidades de tubulinamicrotúbulo

se fragmenta

•CATASTROFINA

•Proteína que se une a los extremos del microtúbulo

separa a los protofilamentos

Familia Kinl.- KIF2 : familia de quinesina sin capacidad motora, se une al

microtúbulo e incrementa su inestabilidad dinámica

b) PROTEINAS ESTABILIZADORAS

Se fijan al microtúbulo y reducen la velocidad de desarmado

Dominios:

D. de unión al microtúbulos: sec repetida de 4aa (+)

D. de proyección ácido:

Brazo filamentoso

Tamaño variable

Grande en MAP2

Corto en Tau

Función: controla longitud de mt.

MAP2

TAU

Verde: tau

Rojo: MAP2

Proteinas estabilizadoras de unión lateral

MAP1 A y MAP1 B

-Moléculas grandes

-Presentes en axones y dendritas

-Presentan cadena ligera y cadena pesada

MAP2

-Presentes en dendritas

-Unen microtúbulos a los filamentos intermedios

MAP 4

-Abundantes en neuronas y no neuronas

-Regulan la estabilidad del microtúbulo en mitosis

Tau: axones y dendritas

polimerización aberranteAlzheimer

CLIP170: une microtúbulos a los cromosomas

Estabilizadoras que se fijan al extremo de los microtúbulos

a) XMAP125 XMAP215 --------------XMAP125-P PQ

b) Proteína formadora de casquete:EB1

Dirige el extremo en crecimiento

hacia la proteína diana Kar9

del cortex celular

Mutación de EB1 perdida de

direccionalidad del microtúbulo

b) Proteína γ-TuRC: se fija al extremo

menos del microtúbulos

c) Proteínas MOTORAS

Las proteínas motoras se desplazan de acuerdo a la polaridad de los

microtúbulos.

Dominios

Cabeza globular: actividad ATPasa Cola: une al componente

se une al microtúbulo celular

Animo terminal C-terminal

contacto cadenas ligeras

Cola:

ORGANOIDES MICROTUBULARES

CILIOS Y FLAGELOS

Mucosa túbulo ovárico

APARATO CILIAR

•CILIO

•Axonema

•Matriz ciliar

•Membrana

•CUERPO BASAL

•O

CINETOSOMA

•RAICES CILIARES

AXONEMA

Tectina

2nm x 45nm

30 ---250nm

DINEINA CILIAR

CENTRIOLOS

CICLO CENTRIOLAR

FUNCIONES DE LOS MICROTUBULOS• Forma Celular. brindan rigidez y conservan la forma celular

• Disposición del RE, aparato de Golgi y las mitocondrias

• Polarizaciòn celular

• Regulan el movimiento intracelular de organelas y vesículas:

Soporte o carril por la superficie del cual proteínas motoras transportan

diversas estructuras. Ej. el transporte axónico rápido anterógrado y

retrógrado.

FUNCIONES DE LOS MICROTUBULOS

T. Rápido: 2,3- 4,6 μm/seg

Vesículas, granulos, REL

T. Intermedio: 0.03-0.6 μm/seg

Mitocondrias, Filamentos actina

T. Lento: 0,2-1 μm/segRed Microtubulos-Filamentos

intermedios

• Contituyen el huso mitoticos: responsables del movimiento de los

cromosomas

• Motilidad celular: espermatozoide

• Morfogénesis

Involucra 3 eventos

-Construcción del huso mitótico

-Mecanismo de alineación,

desplazamiento

-Mecanismo de movimientos para

generar las celulas hijas