E aí, doc! Vamos falar sobre mais um assunto? Agora vamos comentar sobre o citoesqueleto, um conjunto de filamentos responsável pela organização celular. Será que ele está presente nas células de todos os seres vivos? Vamos ver!
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Definição de Citoesqueleto
O citoesqueleto é uma estrutura fundamental presente apenas nas células eucariontes, desempenhando papeis essenciais na manutenção da forma celular, na localização dos componentes celulares e em vários processos celulares.
Inicialmente, a observação de células com formas irregulares, como neurônios com prolongamentos longos, levou à hipótese da existência de um citoesqueleto com função principalmente mecânica e de suporte. Estudos subsequentes confirmaram não apenas a existência do citoesqueleto, mas também revelaram que seu papel funcional é mais amplo e dinâmico do que se imaginava.
Além de manter a forma celular e a posição dos componentes celulares, o citoesqueleto desempenha um papel crucial nos movimentos celulares, incluindo contração, formação de pseudópodos e deslocamentos intracelulares de organelas, cromossomos, vesículas e grânulos.
Em células eucariontes, o citoesqueleto forma um arcabouço proteico filamentoso que se estende por todo o citosol. Além dos filamentos, o citoesqueleto inclui um conjunto de proteínas acessórias classificadas como reguladoras, ligadoras e motoras, ampliando ainda mais suas funções e contribuindo para a dinâmica celular. Essa complexa rede de elementos do citoesqueleto desempenha um papel crucial na manutenção da estrutura celular e na realização de diversas funções celulares.
Células eucariontes x procariontes
As células são as unidades fundamentais da vida e podem ser classificadas em dois principais tipos: células eucariontes e células procariontes. Essa distinção baseia-se principalmente na organização estrutural e nas características distintas de cada tipo de célula:
| Características | Células Eucariontes | Células Procariontes |
|---|---|---|
| Núcleo | Núcleo bem definido, envolto por membrana nuclear. | Núcleo ausente, material genético disperso no citoplasma. |
| Organelas Membranosas | Possuem organelas membranosas especializadas (ex: mitocôndrias, retículo endoplasmático). | Geralmente carecem de organelas membranosas especializadas, apenas ribossomos são presentes. |
| Membrana Celular | Presente, delimitando a célula. | Presente, composta por uma parede celular em muitos casos. |
| Complexidade Estrutural | Estrutura celular mais complexa devido à presença de organelas e compartimentos membranosos. | Estrutura celular mais simples, com menos compartimentalização. |
| Tamanho Celular | Geralmente maiores. | Geralmente menores. |
| Tipo de Organismos | Encontradas em organismos multicelulares (animais, plantas, fungos, protozoários). | Predominantes em organismos unicelulares (bactérias e arqueias). |
| Citoesqueleto | Altamente desenvolvido, composto por microtúbulos, filamentos de actina e filamentos intermediários. | Menos desenvolvido em comparação, geralmente com filamentos simples. |
| Reprodução | Mitose e meiose são processos comuns. | Reprodução principalmente por divisão binária. |
Composição do Citoesqueleto
O citoesqueleto é composto por três classes principais de filamentos: microtúbulos, filamentos de actina e filamentos intermediários.
Microtúbulos
Os microtúbulos, com 25 nm de diâmetro, são componentes essenciais do citoesqueleto em células eucariontes, desempenhando papeis cruciais em diversas funções celulares. Classificados como citoplasmáticos, mitóticos, ciliares e centriolares, os microtúbulos apresentam características morfológicas similares, mas suas propriedades podem variar dependendo da localização na célula.
A formação dos microtúbulos envolve unidades proteicas chamadas tubulinas, sendo heterodímeros compostos por α-tubulina e β-tubulina.
Proteínas motoras, como cinesina e dineína, utilizam os microtúbulos como vias de transporte, movendo organelas e macromoléculas ao longo do citoplasma. Essa capacidade de transporte é crucial para processos celulares como a distribuição de vesículas, o movimento de cílios e flagelos, e a formação do fuso mitótico durante a divisão celular.
Além disso, os microtúbulos contribuem para a manutenção da forma celular e a estabilização de organelas como o retículo endoplasmático e o complexo de Golgi.
Em neurônios, desempenham um papel fundamental no crescimento do axônio e na organização do citoesqueleto, influenciando diretamente a arquitetura celular.
Os microtúbulos mitóticos, ou fibras do fuso mitótico, têm importância crucial durante a mitose e a meiose, mobilizando cromossomos e garantindo a segregação adequada do material genético. Agentes como colchicina e paclitaxel têm impacto na dinâmica dos microtúbulos e são utilizados em tratamentos relacionados a processos de divisão celular, como no tratamento do câncer.
Filamentos de actina
Os filamentos de actina, apresentando um diâmetro de 8 nm, são componentes essenciais do citoesqueleto, sendo mais flexíveis que os microtúbulos. Geralmente, agrupam-se em feixes ou atados e são classificados como corticais, localizados sob a membrana plasmática, e transcelulares, atravessando o citoplasma. A distribuição desses filamentos na célula é crucial para funções como a motilidade celular e a formação do esqueleto das microvilosidades.
A formação dos filamentos de actina inicia-se a partir de trímeros de actina G, cujo alongamento ocorre pela adição sucessiva de monômeros. Esses monômeros são polipeptídeos ligados a ATP ou ADP. A polimerização demanda ATP e, após a formação, o ATP é hidrolisado em ADP, desencadeando a despolimerização. Proteínas reguladoras como profilina, timosina e ADF participam ativamente nesses processos.
Os filamentos de actina, distribuídos como corticais e transcelulares, têm papeis distintos nas células epiteliais e do tecido conjuntivo. Nas epiteliais, os filamentos corticais formam uma trama sob a membrana, contribuindo para a forma e morfologia celular. Já nas células do tecido conjuntivo, as fibras tensoras conectam-se à membrana por meio de contatos focais, desempenhando um papel essencial na manutenção da forma celular.
Em células epiteliais, os filamentos de actina corticais participam na formação da zônula de adesão, uma conexão intercelular encontrada próxima à superfície apical. Essa estrutura, composta por caderinas e outras proteínas ligadoras, desempenha um papel crucial na coesão e comunicação entre células.
Os filamentos de actina transcelulares servem como vias para o transporte intracelular de organelas, facilitando a movimentação e a distribuição de componentes celulares. Proteínas motoras, como miosina I e miosina V, desempenham um papel fundamental nesse processo.
Em células do tecido conjuntivo, os filamentos de actina corticais sofrem modificações cíclicas, resultando em alterações na consistência da zona periférica celular. Esse fenômeno, associado às tensões nos contatos focais, contribui para os movimentos celulares observados nesse contexto.
Os filamentos de actina desempenham um papel dinâmico na motilidade celular, sendo essenciais para a migração celular durante o desenvolvimento embrionário e em processos como a citocinese. Sua capacidade de polimerização e despolimerização é fundamental para as mudanças rápidas na estrutura celular associadas à motilidade.
Nas microvilosidades, projeções citoplasmáticas que aumentam a superfície da membrana plasmática, os filamentos de actina são estáveis. Essas estruturas são encontradas em vários tipos de células e desempenham um papel importante na absorção de água e solutos pela célula.
Filamentos intermediários
Os filamentos intermediários, com diâmetro de 10 nm, compõem o citoesqueleto, agrupados em seis tipos. Apresentam estrutura em α-hélice fibrosa e organizam-se em protofilamentos, formando tetrâmeros e, finalmente, filamentos intermediários. Sua composição química varia, mas todos contribuem para a manutenção da forma celular e têm importância mecânica, especialmente sob tensões.
Tipos de Filamentos Intermediários:
- Laminofilamentos: Formam a lâmina nuclear, conferindo resistência ao envoltório nuclear.
- Filamentos de Queratina: Presentes em células epiteliais, associam-se a hemidesmossomos e desmossomos, proporcionando resistência mecânica.
- Filamentos de Vimentina: Comuns em células embrionárias e de origem mesodérmica, contribuem para a resistência mecânica.
- Filamentos de Desmina: Encontrados em células musculares, ligam miofibrilas e desmossomos, desempenhando papel nas células musculares lisas.
- Neurofilamentos: Estruturas-chave em neurônios, formam uma rede tridimensional no axônio.
- Filamentos Gliais: Presentes em astrócitos e algumas células de Schwann, constituídos por monômeros ácidos.
Esses filamentos intermediários mantêm a forma celular, posicionam organelas e, devido à sua variedade, permitem o diagnóstico de neoplasias. Cada tipo tem características específicas e funções especializadas nas diversas células e tecidos.
Proteínas acessórias do Citoesqueleto
As proteínas reguladoras desempenham um papel crucial no controle do aparecimento, alongamento, encurtamento e desaparecimento dos três principais filamentos do citoesqueleto. Esses processos dependem das propriedades moleculares dos filamentos, que são polímeros compostos por unidades monoméricas.
Proteínas ligadoras conectam esses filamentos entre si e com outros componentes celulares.
Além disso, as proteínas motoras têm a função de transportar macromoléculas e organelas pelo citoplasma, induzindo o deslizamento de filamentos contíguos e paralelos em direções opostas. Essa propriedade forma a base da motilidade, contração e modificações na forma celular, conferindo ao citoesqueleto a função adicional de ser o “sistema muscular” da célula, conhecido como citomusculatura. A miofibrila da célula muscular esquelética, que constitui um arcabouço macromolecular adaptado para a contratilidade, é um exemplo.
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Referências
De ROBERTIS, E. M. F.; HIB, José. Biologia Celular e Molecular. 16. ed. Tradução Iara Gonzalez Gil, Maria de Fátima Azevedo. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2014.
