Probablemente ya conozca el papel que juega su propio esqueleto en su vida; le da estructura a tu cuerpo y te ayuda a moverte.
Sin él, sería más como una mancha humana que como una persona en movimiento y funcional. Como sugiere su nombre, el citoesqueleto tiene un propósito muy similar en procariotas y células eucariotas.
¿Alguna vez se ha preguntado qué hace que las células se vean redondas y evita que colapsen en globos viscosos? ¿O cómo se organizan y se mueven los numerosos orgánulos dentro de la célula, o cómo viaja la célula? Las células dependen de un citoesqueleto para todas estas funciones.
La unidad estructural importante del citoesqueleto es realmente una red de fibras proteicas en el citoplasma que da forma a la célula y le permite realizar funciones importantes, como la movimiento.
Lea más sobre los orgánulos y las funciones de las otras células.
¿Por qué las células necesitan un citoesqueleto?
Si bien algunas personas pueden imaginar que las células no están estructuradas, los potentes microscopios utilizados en biología celular revelan que las células están muy organizadas.
Un componente principal es vital para mantener esta forma y nivel de organización: el citoesqueleto de la celda. Los filamentos de proteínas que forman el citoesqueleto forman una red de fibras a través de la célula.
Esta red brinda soporte estructural a la membrana plasmática, ayuda a estabilizar los orgánulos en sus posiciones adecuadas y permite que la célula cambie su contenido según sea necesario. Para algunos tipos de células, el citoesqueleto incluso hace posible que la célula se mueva y viaje utilizando estructuras especializadas.
Estos se forman a partir de los filamentos de proteínas cuando se necesitan para la locomoción celular.
El servicio que brinda el citoesqueleto para dar forma a la célula tiene mucho sentido. Al igual que el esqueleto humano, la red de proteínas del citoesqueleto crea un soporte estructural que es crucial para mantener la integridad de la célula y para evitar que colapse en su vecinos.
Para las células con membranas muy fluidas, la red de proteínas que forman el citoesqueleto es particularmente importante para mantener el contenido celular dentro de la célula.
Se llama integridad de la membrana.
Beneficios del citoesqueleto para las células
Algunas células altamente especializadas también dependen del citoesqueleto como soporte estructural.
Para estas células, mantener la forma única de la célula hace posible que la célula funcione correctamente. Éstas incluyen neuronaso células cerebrales, que tienen cuerpos celulares redondos, brazos ramificados llamados dendritas y colas estiradas.
Esta forma característica de la célula hace posible que las neuronas capten señales usando sus brazos dendríticos. y pasar esas señales a través de sus colas de axón y a las dendritas en espera de un cerebro vecino célula. Así es como las células del cerebro se comunican entre sí.
También tiene sentido que las células se beneficien de la organización que les proporciona la red de fibras proteicas del citoesqueleto. Hay más de 200 tipos de células en el cuerpo humano y un total de aproximadamente 30 billones de células en todos y cada uno de los seres humanos del planeta.
Los orgánulos en todas estas células deben realizar una amplia variedad de procesos celulares, como construir y descomponer biomoléculas, liberar energía para que el cuerpo la use y realizar una serie de reacciones químicas que hacen posible la vida.
Para que estas funciones funcionen bien a nivel de organismo completo, cada célula necesita una estructura y forma de hacer las cosas similares.
Qué componentes forman el citoesqueleto
Para realizar esas funciones importantes, el citoesqueleto se basa en tres tipos distintos de filamentos:
- Microtúbulos
- Filamentos intermedios
- Microfilamentos
Estas fibras son todas tan infinitesimalmente pequeñas que son completamente invisibles a simple vista. Los científicos solo los descubrieron después de la invención del microscopio electrónico trajo el interior de la celda a la vista.
Para visualizar cuán pequeñas son estas fibras proteicas, es útil comprender el concepto de nanómetro, que a veces se escribe como nm. Los nanómetros son unidades de medida al igual que una pulgada es una unidad de medida.
Es posible que lo hayas adivinado por la raíz de la palabra metro que la unidad nanométrica pertenece al sistema métrico, al igual que un centímetro.
El tamaño importa
Los científicos usan nanómetros para medir cosas extremadamente pequeñas, como átomos y ondas de luz.
Esto se debe a que un nanómetro equivale a una mil millonésima parte de un metro. Esto significa que si tomó una vara de medir, que mide aproximadamente 3 pies de largo cuando se convierte en el Sistema americano de medición, y dividirlo en mil millones de piezas iguales, una sola pieza equivaldría a una nanómetro.
Ahora imagine que puede cortar los filamentos de proteína que forman el citoesqueleto de la célula y medir la diámetro a través de la cara cortada.
Cada fibra mediría entre 3 y 25 nanómetros de diámetro, según el tipo de filamento. Por contexto, un cabello humano tiene 75.000 nanómetros de diámetro. Como puede ver, los filamentos que forman el citoesqueleto son increíblemente pequeños.
Microtúbulos son las más grandes de las tres fibras del citoesqueleto, con un reloj de 20 a 25 nanómetros de diámetro. Filamentos intermedios son las fibras de tamaño medio del citoesqueleto y miden unos 10 nanómetros de diámetro.
Los filamentos de proteína más pequeños que se encuentran en el citoesqueleto son microfilamentos. Estas fibras en forma de hilo miden entre 3 y 6 nanómetros de diámetro.
En términos del mundo real, eso es hasta 25.000 veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano promedio.
•••Ciencia
Papel de los microtúbulos en el citoesqueleto
Los microtúbulos reciben su nombre tanto por su forma general como por el tipo de proteína que contienen. Tienen forma de tubo y se forman a partir de unidades repetidas de alfa y beta tubulina. proteínapolímeros enlazando juntos.
Lea más sobre la función principal de los microtúbulos en las células.
Si tuvieras que ver los filamentos de microtúbulos bajo un microscopio electrónico, se verían como cadenas de pequeñas proteínas retorcidas juntas en una red en espiral apretada.
Cada unidad de proteína se une con todas las unidades que la rodean, produciendo una estructura muy fuerte y rígida. De hecho, los microtúbulos son el componente estructural más rígido que puede encontrar en las células animales, que no tienen paredes celulares como las tienen las células vegetales.
Pero los microtúbulos no son solo rígidos. También resisten fuerzas de compresión y torsión. Esta cualidad aumenta la capacidad de los microtúbulos para mantener la forma y la integridad de las células, incluso bajo presión.
Los microtúbulos también le dan a la célula polaridad, lo que significa que la celda tiene dos lados o polos únicos. Esta polaridad es parte de lo que hace posible que la célula organice sus componentes, como orgánulos y otras porciones del citoesqueleto, porque le da a la célula una forma de orientar esos componentes en relación con el polos.
Microtúbulos y movimiento dentro de la célula
Los microtúbulos también apoyan el movimiento del contenido celular dentro de la célula.
Los filamentos de microtúbulos forman vías, que actúan como vías de ferrocarril o carreteras en la celda. Transportadores de vesículas siga estas pistas para mover la carga celular en el citoplasma. Estas pistas son cruciales para eliminar el contenido celular no deseado, como proteínas mal plegadas, orgánulos viejos o rotos e invasores de patógenos, como bacterias y virus.
Los transportadores de vesículas simplemente siguen la trayectoria correcta de microtúbulos para mover esta carga al centro de reciclaje de la celda, el lisosoma. Allí, el lisosoma recupera y reutiliza algunas partes y degrada otras partes.
El sistema de seguimiento también ayuda a la célula a mover biomoléculas recién construidas, como proteínas y lípidos, fuera de los orgánulos de fabricación y hacia los lugares donde la célula necesita las moléculas.
Por ejemplo, los transportadores de vesículas utilizan pistas de microtúbulos para mover las proteínas de la membrana celular desde los orgánulos a la membrana celular.
Microtúbulos y movimiento celular
Solo algunas celdas pueden usar locomoción celular viajar, y los que lo hacen generalmente se basan en estructuras móviles especializadas hechas de fibras de microtúbulos.
El espermatozoide es probablemente la forma más fácil de visualizar estas células viajeras.
Como sabe, los espermatozoides se parecen un poco a renacuajos con colas largas o flagelos, que azotan para nadar hasta su destino y fertilizar un óvulo. La cola de los espermatozoides está hecha de tubulina y es un ejemplo de un filamento de microtúbulos utilizado para la locomoción celular.
Otra estructura móvil bien conocida que también juega un papel en la reproducción es la cilios. Estas estructuras móviles similares a pelos recubren las trompas de Falopio y utilizan un movimiento ondulante para mover el óvulo a través de las trompas de Falopio hasta el útero. Estos cilios son fibras de microtúbulos.
Papel de los filamentos intermedios en el citoesqueleto
Los filamentos intermedios son el segundo tipo de fibra que se encuentra en el citoesqueleto. Puede imaginarlos como el verdadero esqueleto de la célula, ya que su único papel es el soporte estructural. Estas fibras proteicas contienen bordillo, que es una proteína común que puede reconocer en los productos para el cuidado del cuerpo.
Esta proteína forma el cabello humano y las uñas, así como la capa superior de la piel. También es la proteína que forma los cuernos, garras y pezuñas de otros animales. La queratina es muy fuerte y útil para proteger contra daños.
El papel principal de los filamentos intermedios es la formación de la matriz de proteínas estructurales bajo el membrana celular. Esto es como una malla de apoyo que le da estructura y forma a la celda. También le da cierta elasticidad a la célula, lo que le permite responder de manera flexible bajo estrés.
Filamentos intermedios y anclaje de orgánulos
Uno de los trabajos importantes que realizan los filamentos intermedios es ayudar a mantener los orgánulos en los lugares correctos dentro de la célula. Por ejemplo, los filamentos intermedios anclan el núcleo en su lugar apropiado dentro de la célula.
Este anclaje es crucial para los procesos celulares porque los diversos orgánulos dentro de una célula deben trabajar juntos para realizar esas funciones celulares. En el caso de la núcleo, unir este importante orgánulo a la matriz del citoesqueleto significa que los orgánulos que dependen del ADN Las instrucciones del núcleo para hacer su trabajo pueden acceder fácilmente a esa información utilizando mensajeros y transportadores.
¡Esta importante tarea podría ser imposible si el núcleo no estuviera anclado porque esos mensajeros y transportadores tendrían que viajar buscando a través del citoplasma un núcleo errante!
Papel de los microfilamentos en el citoesqueleto
Microfilamentos, también llamados filamentos de actina, son cadenas de proteínas de actina retorcidas en una varilla en espiral. Esta proteína es mejor conocida por su papel en las células musculares. Allí, trabajan con otra proteína llamada miosina para permitir la contracción muscular.
Cuando se trata del citoesqueleto, los microfilamentos no son solo las fibras más pequeñas. También son los más dinámicos. Como todas las fibras del citoesqueleto, los microfilamentos dan soporte estructural a la célula. Debido a sus características únicas, los microfilamentos tienden a aparecer en los bordes de la celda.
La naturaleza dinámica de los filamentos de actina significa que estas fibras proteicas pueden cambiar su longitud rápidamente para satisfacer las necesidades estructurales cambiantes de la célula. Esto hace posible que la celda altere su forma o tamaño o incluso su forma. proyecciones especiales que se extienden fuera de la celda, como filopodia, lamellipodia y microvellosidades.
Proyecciones de microfilamento
Tu puedes imaginar filopodia como sensores que una célula proyecta para detectar el entorno que la rodea, captar señales químicas e incluso cambiar la dirección de la célula, si se está moviendo. Los científicos también a veces llaman a los filopodios microspikes.
Filopodia puede formar parte de otro tipo de proyección especial, lamellipodia. Esta es una estructura similar a un pie que ayuda a que la célula se mueva y viaje.
Microvellosidades son como pequeños pelos o dedos usados por la célula durante la difusión. La forma de estas proyecciones aumenta el área de la superficie para que haya más espacio para que las moléculas se muevan a través de la membrana a través de procesos como la absorción.
Estos dedos también realizan una función fascinante llamada transmisión de citoplasma.
Esto ocurre cuando los filamentos de actina peinan el citoplasma para mantenerlo en movimiento. Aumenta la transmisión del citoplasma difusión y ayuda a mover materiales deseados, como nutrientes, y materiales no deseados, como desechos y restos celulares, alrededor de la célula.