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Biología - Citoesqueleto y Contracción Muscular

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  • 1. CITOESQUELETO • Red de fibras proteicas que ocupa el citoplasma de las células y que proporciona un armazón estructural para la célula. • Determina la forma y la organización general del citoplasma, contribuyendo así a la integridad celular. • Permite los diferentes tipos de motilidad celular
  • 2. Una red de proteínas filamentosas conocidas con el nombre de citoesqueleto organizan especialmente el citoplasma de las células eucariotas.
  • 3. FUNCIONES • Define la forma y arquitectura (distribución) celular • Permite el movimiento y transporte intracelular (por medio de proteínas motoras) • Media procesos de endocitosis y exocitosis • Participa activamente en la mitosis • Participa en los procesos de modulación de receptores de superficie (define la conformación y función de los receptores) • Participa en los procesos de interacciones intercelulares.
  • 4. Funciones del citoesqueleto • A diferencia de un esqueleto, el citoesqueleto tiene una naturaleza dinámica y plástica
  • 5. El citoesqueleto está formado por tres tipos de estructuras bien definidas:
  • 6. • Los microfilamentos se distribuyen bajo la membrana dando forma a la superficie celular. ACTINAACTINA • Los microtúbulos crecen del centrosoma a la periferia de la célula. TUBULINATUBULINA • Los filamentos intermedios conectan células adyacentes a través de desmosomas. HETEROGÉNEOSHETEROGÉNEOS Cada una de estas estructuras posee proteínas asociadas características.
  • 7. Pueden observarse por medio de ME. Sin embargo, actualmente pueden observarse en MO mediante el uso de inmunocitoquímica contra alguna de sus proteínas.
  • 8. Tubos cilíndricos de 20-25 nm de diámetro. Compuestos de dímeros de la proteína tubulina alfa y beta.
  • 9. Todos los microtúbulos están formados por 13 protofilamenos
  • 10. Todos los microtúbulos están formados por 13 protofilamentos
  • 11. FUNCIONES  Andamio para determinar la forma celular.  Proveen un conjunto de pistas para que se muevan las organelas y vesículas.  Forman las fibras del huso para separar los cromosomas durante la mitosis.  Participan dentro de flagelos y cilios, para la locomoción
  • 12. • La tubulina se autoensambla para originar a los microtúbulos en un proceso dependiente de GTP.en un proceso dependiente de GTP. • Se produce un recambio continuo de la red de microtúbulos. La vida media de un microtúbulo individual es de 10 minutos.
  • 13. Se originan en los centros organizadores de microtúbulos(COMT), principalmente en los centrosomas, donde participa también la tubulina-γ (gamma), adoptando una organización radial en las células interfásicas.
  • 14. El centrosoma contiene cientos de proteínas con forma de anillos llamada gama tubulinagama tubulina. Este anillo sirve como centro de nucleación. El extremo que se asocia a la gama tubulina se llama NEGATIVO, el extremo contrario POSITIVO. El crecimiento se realiza sólo hacia el lado positivo
  • 15. Cada molécula de tubulina participa en la formación y desmantelamiento de muchos microtúbulos durante su periodo de vida.
  • 16. Son filamentos del citoesqueleto formados a partir de una proteína globular denominada Actina. Ésta forma polímeros de alrededor de 5 a 6 nm de diámetro.
  • 17. Están presentes en las células animales mostrando una organización de haces paralelos en dominios subcorticales y citoplasmáticos de la célula; también están presentes en las células vegetales. Microvellosidades Protuberancias Invaginaciones Los haces de filamentos de actina se encuentran en los fibroblastos formando las denominadas fibras de estrés y placas de adhesión.
  • 18. Los monómeros de forma globular (G-actina) se polimerizan en un proceso dependiente de ATPproceso dependiente de ATP para formar el polímero de F-actina.
  • 19. Los microfilamentos son estructuras altamente dinámicas, cuya polimerización está regulada por proteínas de una familia conocida como "proteínas de unión a actina" (ABPs). • Cofilina (aumenta la velocidad de disociación) • Profilina (Estimula la formación) • Arp2/3 (puede servir como centro de nucleación)
  • 20. Los filamentos de actina se ensamblan en dos tipos generales de estructuras denominadas: •Haces de actina •Redes de actina
  • 21. Las proteínas que entrelazan los filamentos de actina en haces son llamadas Proteínas Formadoras de Haces de Actina, los haces que forman pueden ser de dos tipos: 1. Filamentos de actina estrechamente agrupados, alineados en paralelo, sostiene a las proyecciones de la membrana (microvellosidades), La proteína es FimbrinaFimbrina
  • 22. 2. Filamentos de actina que están más espaciados y que son capaz de contraerse, tales como en los anillos contráctiles en la mitosis. La proteína es la alfa-actinina.alfa-actinina.
  • 23. En las redes los filamentos de actina se mantienen unidos mediante proteínas de unión a la actina como la Filamina
  • 24. Su principal función es la de brindar sostén estructural a la célula, ya que su gran resistencia tensil es importante para proteger a las células contra las presiones y las tensiones. Son filamentos largos sin ramificaciones. Su diámetro es de 100Å (10nm)
  • 25. a) Láminas nucleares (que refuerzan la membrana nuclear) b) Proteínas relacionadas con la vimentina: Desmina, Proteína Glial, Periferina. c) Queratinas (en las células epiteliales) d) Filamentos intermedios neuronales: Proteínas de los neurofilamentos (ubicados en células nerviosas) Hay filamentos intermedios de muchos tipos:
  • 26. Polimerización de los filamentos intermedios.
  • 27. Motores celularesMotores celulares Las células tienen motores de proteínas que ligan dos moléculas, y usando ATP como energía, causan que una molécula cambie en relación a la otra. Dos tipos de estos motores de proteína son: •Relacionada a la Actina: LA MIOSINA •Relacionada a microtúbulos: LA DINEINA y LA CINESINA Cuando estas proteínas se ligan pueden causar que se muevan diferentes moléculas, organelas etc. Motores celularesMotores celulares Las células tienen motores de proteínas que ligan dos moléculas, y usando ATP como energía, causan que una molécula cambie en relación a la otra. Dos tipos de estos motores de proteína son: •Relacionada a la Actina: LA MIOSINA •Relacionada a microtúbulos: LA DINEINA y LA CINESINA Cuando estas proteínas se ligan pueden causar que se muevan diferentes moléculas, organelas etc.
  • 28. Las Dineínas y CinesinasDineínas y Cinesinas mueven a lo largo de los microtúbulos a los organelos, mediante gasto de ATP. Pueden desplazarse a lo largo de los microtúbulos (función de riel). Existen diversas formas de proteína que transporta un tipo distinto de carga.                                         Las DINEINAS se mueven hacia el extremo NEGATIVO del microtúbulo (o sea hacia el centrosoma), las CINESINAS se mueven hacia el extremo POSITIVO.
  • 29. Un ejemplo del movimiento de dineínas y cinesinas es en la neurona. Esta posee una región del citoplasma (soma) que presenta el núcleo, el aparato de Golgi, el RER, etc. Desde el soma parten largas prolongaciones rodeadas de membrana celular, llamadas dendritas o axón.
  • 30. DINEINA Y CINESINA
  • 31. Algunas neuronas poseen axones de 1 metro de largo. Si en el soma se halla toda la maquinaria para la síntesis de proteínas y organelas: ¿Cómo llegan las sustancias necesarias (ej. mitocondrias, vesículas, enzimas, etc.) hasta el extremo alejado del axón?
  • 32. Cuando se conecta a otros microtúbulos, los motores de proteína pueden causar movimiento si los extremos están fijos o extender la longitud de los paquetes de fibras si los extremos están libres.
  • 33. MiosinasMiosinas Son proteínas motoras de la actina. •La miosina I y V intervienen en las interacciones de la membrana con el citoesqueleto así como en el desplazamiento de vesículas a lo largo de los filamentos de actina. •La miosina III participa en funciones sensoriales como la visión. •La miosina VI y VII participa en funciones sensoriales como la audición. •La miosina II: impulsa la citocinesis con la formación del anillo contráctil y la contracción muscular .
  • 34. ASOCIACIONES CONTRÁCTILES DE ACTINA Y MIOSINA CON LA MEMBRANA PLASMÁTICA EN CÉLULAS NO MUSCULARES ANILLO CONTRÁCTIL:ANILLO CONTRÁCTIL: Formado por filamentos de actinaactina y de miosina II se ensambla justo debajo de la membrana, al contraerse tira progresivamente de la membrana hacia adentro, estrangulando a la célula por el centro (al completarse la mitosis –división nuclear-) y divididiéndola en dos, los filamentos de actina se desensamblan a mediada que avanza la contracción, tras la división celular el anillo se disgrega por completo. El aumento de Ca+2 promueve la unión de la calmodulina a unaEl aumento de Ca+2 promueve la unión de la calmodulina a una quinasa(cinasa de la cadena ligera de la miosina MCLK), que catalizaquinasa(cinasa de la cadena ligera de la miosina MCLK), que cataliza fosforilaciones que regulan la contracción.fosforilaciones que regulan la contracción.
  • 35. TIPOS DE MUSCULO • ESTRIADO –ESQUELETICO voluntario –CARDIACO involuntario • LISO: –involuntario
  • 36. TEJIDO MUSCULAR ESQUELETICO Sección longitudinal de fibras estriadas esqueléticas. Se aprecia la característica estriación transversal.
  • 37. TEJIDO MUSCULAR CARDIACO
  • 38. Núcleos centrales. Morfología celular fusiforme. TEJIDO MUSCULAR LISO
  • 39. •La miosina II posee una región de cabezas con intensa actividad ATPásica en presencia de Ca2+
  • 40. Lineas Z Banda I Banda A Banda I Linea M Banda H
  • 41. H AI
  • 42. ACCION DE LA MIOSINA-ACTINA EN LA CONTRACCION MUSCULAR
  • 43. CONTRACCION MUSCULARCONTRACCION MUSCULAR • Los iones de calciocalcio se unen a la troponinatroponina • La troponina desplaza a la tropomiosinatropomiosina de los sitios de unión de las cabezas de miosina • La contracción muscular es posible • El calcio regresa al interior del retículo • La sarcómera se relaja
  • 44. OTRAS PROTEINAS • TITINA (también denominada conectina) que conecta los filamentos gruesos de miosina con los discos Z • NEBULINA: conecta a los filamentos delgados con las líneas Z
  • 45. la contracción y relajación es lenta, por lo que mantienen la tensión durante períodos prolongados.
  • 46. Las células se organizan en grupos, formando haces, rodeados de tejido conjuntivo fibroso que contiene vasos sanguíneos.
  • 47. Presentan filamentos de miosina y actinamiosina y actina organizados en forma laxa o libre. Los filamentos se adosan a cuerpos densos en el citosol y a la membrana plasmática. La caldesmonaLa caldesmona regula la contracción del músculo liso, bajo Ca+2 hay relajación; alto Ca+2 hay Contracción. También hay Regulación mediante la Fosforilación -Contracción- por Cinasas (MAP- cinasa activada por mitógenos) y desfosforilación mediante Fosfatasas – Relajación-.

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