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UNIVERSIDAD DE SAN MARTIN DE PORRAS FACULTAD DE MEDICINA HUMANA BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR CITOESQUELETO PROFESOR: Hélmer Lezama, MSc. USMP-FMH. BMC-2009-II.

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2 UNIVERSIDAD DE SAN MARTIN DE PORRAS FACULTAD DE MEDICINA HUMANA BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR CITOESQUELETO PROFESOR: Hélmer Lezama, MSc. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 1

3 CITOESQUELETO Microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 2 H.Lezama

4 CITOESQUELETO USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 3

5 4

6 CITOESQUELETO 1970, Porter, Buckely y Wolosewick. Retículo microtrabecular – Microscopio electrónico de alta aceleración. Secado a punto crítico. – Retículo de finas trabéculas que sostiene los orgánulos citoplasmáticos como mitocondrias, retículo endoplasmático, polisomas, etc. – Estructura dinámica, responde a cambios morfológicos y fisiológicos. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 5

7 CITOESQUELETO Forma de las células. Mantiene posición de las organelas. Pista para mover organelas, cromosomas y otras estructuras. Genera movimiento celula r. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 6

8 CITOESQUELETO Forma parte de organelos locomotores como cilios y flagelos. Forma sitios para fijar mRNA. Interviene en la transmisión de señales del ambiente extracelular al interior de la célula. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 7

9 8

10 9

11 10

12 USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 11

13 USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 12

14 MICROTÚBULOS: Estructura Tubos cilíndricos largos de 24nm de diámetro y pared de 5nm de espesor. Dos subunidades globulares ( y ) de tubulina. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 13

15 MICROTÚBULOS USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 14

16 MICROTÚBULOS USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 15

17 MICROTÚBULOS:CÉLULA CULTIVADA USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 16

18 HUSO ACROMATICO USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 17

19 HUSO ACROMÁTICO USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 18

20 Protofilamento USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 19

21 MICROTÚBULOS: función Andamio para determinar la forma celular. Pistas para que se muevan las organelas y vesículas. Forman las fibras del huso para separar los cromosomas durante la mitosis. Se disponen en forma geométrica dentro de flagelos y cilios para la locomoció n. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 20

22 MICROTÚBULOS: Ensamblaje Heterodímeros de tubulina se adicionan al extremo de crecimiento. El ensamblaje es dependiente de GTP. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 21

23 MICROTÚBULOS: Ensamblaje USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 22

24 MICROTÚBULOS: protofilamentos Cada subunidad globular consta de una sola molécula de tubulin a. La subunidades se disponen en hileras longitudinales llamadas protofilamentos, alineados paralelamente al eje mayor del túbulo. En un corte transversal se nota que los microtúbulos casi siempre contienen 13 subunidades por cada circunferencia. El protofilameto presenta una estructura asimétrica con -tubulina en un extremo y -tubulina en el otro. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 23

25 MICROTÚBULOS: polaridad Presenta dos extremos diferenciables: Más y menos. La polaridad estructural de los microtúbulos es un factor importante en el ensamblaje de las organela y en la participación en actividades mecánicas dirigidas. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 24

26 MICROTÚBULOS: PRM Proteínas relacionadas con microtúbulos: En tejido cerebral. PRM4 en varias células. Frecuentemente las PRM tienen: - Una porción globular o cabeza que se fija al lado del microtúbulo. - Una porción filamentosa o cola que se extiende hacia fuera, a partir de la superficie del microtúbulo USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 25

27 PRM - MICROTÚBULOS Interconectan microtúbulos formando haces visibles (puentes transversales). Incrementan la estabilidad de los microtúbulos. Alteran la rigidez e influyen en la velocidad del ensamblado de los microtúbulos. Su actividad está controlada por fosforilaciones – desfosforilaciones (proteinkinasas) en un aminoácido particular. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 26

28 MICROTÚBULOS - PRM USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 27

29 MOTORES MOLECULARES Proteínas que operan en coordinación con el citoesqueleto. Son transductores mecanoquímicos. Convierten la energía química (ATP) en energía mecánica para desplazar cargas celulares fijas al motor. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 28

30 MOTORES MOLECULARES MIOSINAS KINESINAS DINEÍNAS USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 29

31 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. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 30

32 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. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 31

33 MOTORES MICROTUBULARES: kinesina USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 32

34 USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 33 KINESINA 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.

35 USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 34

36 USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 35

37 LOCALIZACIÓN DE LA KINESINA USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 36

38 DINEÍNAS CITOPLASMÁTICAS 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. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 37

39 DINEÍNA CITOPLASMÁTICA USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 38

40 MICROFILAMENTOS Finas fibras proteicas. En diferentes células, debajo de la membrana como hilos de 3-6 nm de diámetro. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 39

41 MICROFILAMENTOS: composición Compuestos predominantemente por la proteína contráctil actina. La estabilidad de actina está controlada por ATP y iones Ca ++. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 40

42 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. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 41

43 ACTINA USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 42

44 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 sólo en músculo. Se conocen 4 tipos de actina de músculos: estriado, cardiaco, liso vascular y liso entérico. En células no musculares: variedades y. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 43

45 POLIMERIZACIÓN Y DESPOLIMERIZACIÓN DE ACTINA (dependiente de ATP) USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 44

46 MICROFILAMENTOS: ensamblaje USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 45

47 POLIMERIZACIÓN DE ACTINA: GENERADOR DE MOVIMIENTO USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 46

48 MICROVELLOS Y ESTEREOCILIOS USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 47

49 MICROFILAMENTOS – PROTEINAS RELACIONADAS USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 48

50 MICROFILAMENTOS – PROTEINAS RELACIONADAS USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 49

51 Extremo mas del filamento Miosina I Microfilamentos USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 50

52 MICROVELLOSIDADES USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 51

53 MOTILIDAD DE MIOSINA USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 52

54 USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 53

55 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. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 54

56 FILAMENTOS INTERMEDIOS (FI) Solo se han identificado en células animales. Son de 6 clases: Queratina: células epiteliales Vimentina: células de origen mesodérmico. Desmina: células musculares. Glial: células gliales. Neurofilamentos: neuronas. Periferina: neuronas del SNC. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 55

57 USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 56

58 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. USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 57

59 QUERATINA USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 58

60 USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 59

61 CITOESQUELETO DE CÉLULAS VEGETALES USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 60

62 FIBROBLASTOS EN PROCESO DE FIJACIÓN USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 61 30, 60 min 2 y 24 horas

63 USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 62 LOCOMOCIÓN CELULAR

64 MOVIMIENTO AMEBOIDEO USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 63

65 MOVIMIENTO AMEBOIDEO USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 64

66 FORMACIÓN DEL TUBO NEURAL USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 65

67 FORMACIÓN DEL TUBO NEURAL USMP-FMH. BMC-2009-II H. Lezama 66


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