¿Cuál es la función principal de los microtúbulos en la célula?

Los microtúbulos son exactamente como suenan: tubos huecos microscópicos que se encuentran dentro de las células eucariotas y algunas células de bacterias procariotas que proporcionan estructura y funciones motoras a la célula. Los estudiantes de biología aprenden durante sus estudios que solo hay dos tipos de células: procariotas y eucariotas.

Las células procariotas componen los organismos unicelulares que se encuentran en los dominios Archaea y Bacteria bajo el sistema de taxonomía Linnaean, un sistema de clasificación de toda la vida, mientras que las células eucariotas caen bajo el dominio Eukarya, que supervisa los protistas, plantas, animales y hongos reinos. El reino de Monera se refiere a las bacterias. Los microtúbulos contribuyen a múltiples funciones dentro de la célula, todas las cuales son importantes para la vida celular.

TL; DR (demasiado largo; No leí)

Los microtúbulos son estructuras tubulares diminutas, huecas, con forma de perlas que ayudan a las células a mantener su forma. Junto con los microfilamentos y los filamentos intermedios, forman el citoesqueleto de la célula, además de participar en una variedad de funciones motoras de la célula.

Como parte del citoesqueleto de la célula, los microtúbulos contribuyen a:

• Dando forma a células y membranas celulares.
• Movimiento celular, que incluye la contracción de las células musculares y más.
• Transporte de orgánulos específicos dentro de la célula a través de "caminos" de microtúbulos o "cintas transportadoras".
• Mitosis y meiosis: movimiento de los cromosomas durante la división celular y creación del huso mitótico.
  

Los microtúbulos son tuberías o tubos pequeños, huecos, con forma de cuentas, con paredes construidas en un círculo de 13 protofilamentos que consisten en polímeros de tubulina y proteína globular. Los microtúbulos se asemejan a versiones miniaturizadas de trampas para dedos chinos con cuentas. Los microtúbulos pueden crecer 1000 veces más que su ancho. Fabricados mediante el ensamblaje de dímeros, una sola molécula o dos moléculas idénticas unidas de tubulina alfa y beta, los microtúbulos existen tanto en células vegetales como animales.

En las células vegetales, los microtúbulos se forman en muchos sitios dentro de la célula, pero en las células animales, los microtúbulos comienzan en el centrosoma, un orgánulo cerca del núcleo de la célula que también participa en la célula división. El extremo negativo representa el extremo adjunto del microtúbulo, mientras que su opuesto es el extremo positivo. El microtúbulo crece en el extremo positivo a través de la polimerización de los dímeros de tubulina y los microtúbulos se encogen con su liberación.

Los microtúbulos dan estructura a la célula para ayudarla a resistir la compresión y proporcionar una autopista en la que las vesículas (estructuras en forma de saco que transportan proteínas y otras cargas) se mueven a través de la célula. Los microtúbulos también separan los cromosomas replicados en los extremos opuestos de una célula durante la división. Estas estructuras pueden funcionar solas o junto con otros elementos de la célula para formar estructuras más complicadas como centriolos, cilios o flagelos.

Con diámetros de solo 25 nanómetros, los microtúbulos a menudo se disuelven y reforman tan rápido como la célula los necesita. La vida media de la tubulina es de solo un día, pero un microtúbulo puede existir durante solo 10 minutos ya que se encuentran en un estado constante de inestabilidad. Este tipo de inestabilidad se denomina inestabilidad dinámica y los microtúbulos se pueden ensamblar y desmontar en respuesta a las necesidades de la célula.

Los componentes que forman el citoesqueleto incluyen elementos hechos de tres tipos diferentes de proteínas: microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos. La más estrecha de estas estructuras proteicas incluye microfilamentos, a menudo asociados con la miosina, una formación de proteína similar a un hilo que, cuando se combina con la proteína actina (fibras largas y delgadas que también se denominan filamentos "delgados"), ayuda a contraer las células musculares y proporciona rigidez y forma a la célula.

Los microfilamentos, pequeñas estructuras en forma de varillas con un diámetro medio de entre 4 y 7 nm, también contribuyen al movimiento celular además del trabajo que realizan en el citoesqueleto. Los filamentos intermedios, de un promedio de 10 nm de diámetro, actúan como ataduras asegurando los orgánulos celulares y el núcleo. También ayudan a la célula a soportar la tensión.

Los microtúbulos pueden parecer completamente estables, pero están en constante cambio. En cualquier momento, grupos de microtúbulos pueden estar en proceso de disolverse, mientras que otros pueden estar en proceso de crecimiento. A medida que crece el microtúbulo, los heterodímeros (una proteína que consta de dos cadenas polipeptídicas) proporcionan tapas al extremo del microtúbulo, que se desprenden cuando se encoge para volver a usarse. La inestabilidad dinámica de los microtúbulos se considera un estado estable en oposición a un verdadero equilibrio porque tienen una inestabilidad intrínseca, moviéndose dentro y fuera de la forma.

La división celular no solo es importante para reproducir la vida, sino también para producir nuevas células a partir de las viejas. Los microtúbulos juegan un papel importante en la división celular al contribuir a la formación del huso mitótico, que juega un papel en la migración de cromosomas duplicados durante la anafase. Como una "máquina macromolecular", el huso mitótico separa los cromosomas replicados en lados opuestos al crear dos células hijas.

La polaridad de los microtúbulos, con el extremo adjunto como negativo y el extremo flotante positivo, lo convierte en un elemento crítico y dinámico para la agrupación y el propósito del huso bipolar. Los dos polos del huso, hechos de estructuras de microtúbulos, ayudan a segregar y separar los cromosomas duplicados de manera confiable.

Los microtúbulos también contribuyen a las partes de la célula que la ayudan a moverse y son elementos estructurales de cilios, centriolos y flagelos. El espermatozoide masculino, por ejemplo, tiene una cola larga que lo ayuda a alcanzar su destino deseado, el óvulo femenino. Llamado flagelo (el plural es flagelos), esa cola larga, parecida a un hilo, se extiende desde el exterior de la membrana plasmática para impulsar el movimiento de la célula. La mayoría de las células, en las células que las tienen, generalmente tienen uno o dos flagelos. Cuando existen cilios en la célula, muchos de ellos se extienden a lo largo de toda la superficie de la membrana plasmática externa de la célula.

Los cilios de las células que recubren las trompas de Falopio de un organismo femenino, por ejemplo, ayudan a mover el óvulo a su fatídico encuentro con el espermatozoide en su viaje hacia el útero. Los flagelos y cilios de las células eucariotas no son los mismos estructuralmente que los que se encuentran en las células procariotas. Construido con lo mismo con microtúbulos, los biólogos llaman a la disposición de los microtúbulos una "matriz 9 + 2" porque un El flagelo o cilio consta de nueve pares de microtúbulos en un anillo que encierra un dúo de microtúbulos en el centrar.

Las funciones de los microtúbulos requieren proteínas de tubulina, ubicaciones de anclaje y centros de coordinación para las enzimas y otras actividades químicas dentro de la célula. En cilios y flagelos, la tubulina contribuye a la estructura central del microtúbulo, que incluye contribuciones de otras estructuras como brazos de dineína, enlaces nexina y radios radiales. Estos elementos permiten la comunicación entre los microtúbulos, manteniéndolos juntos de una manera similar a cómo se mueven los filamentos de actina y miosina durante la contracción muscular.

Aunque tanto los cilios como el flagelo consisten en estructuras de microtúbulos, las formas en que se mueven son distintivamente diferentes. Un solo flagelo impulsa la célula de la misma manera que la cola de un pez mueve a un pez hacia adelante, en un movimiento similar a un látigo de lado a lado. Un par de flagelos pueden sincronizar sus movimientos para impulsar la célula hacia adelante, como funcionan los brazos de un nadador cuando nada el estilo del pecho.

Los cilios, mucho más cortos que el flagelo, cubren la membrana externa de la célula. El citoplasma indica a los cilios que se muevan de forma coordinada para impulsar a la célula en la dirección que necesita. Como una banda de música, sus movimientos armonizados van al compás del mismo baterista. Individualmente, el movimiento de un cilio o flagelo funciona como el de un solo remo, atravesando el medio con un golpe poderoso para impulsar la célula en la dirección que necesita ir.

Esta actividad puede ocurrir a decenas de golpes por segundo, y un golpe puede involucrar la coordinación de miles de cilios. Bajo un microscopio, puede ver qué tan rápido responden los ciliados a los obstáculos en su entorno cambiando de dirección rápidamente. Los biólogos todavía estudian cómo responden tan rápidamente y aún tienen que descubrir el mecanismo de comunicación por el cual las partes internas de la célula le dicen a los cilios y flagelos cómo, cuándo y dónde ir.

Los microtúbulos sirven como sistema de transporte dentro de la célula para mover las mitocondrias, orgánulos y vesículas a través de la célula. Algunos investigadores se refieren a la forma en que funciona este proceso comparando los microtúbulos de manera similar a las cintas transportadoras, mientras que otros investigadores se refieren a ellos como un sistema de seguimiento por el cual las mitocondrias, orgánulos y vesículas se mueven a través del célula.

Como fábricas de energía en la célula, las mitocondrias son estructuras u órganos pequeños en los que se produce la respiración y la producción de energía, ambos procesos bioquímicos. Los orgánulos constan de múltiples estructuras pequeñas pero especializadas dentro de la célula, cada una con sus propias funciones. Las vesículas son pequeñas estructuras en forma de saco que pueden contener líquidos u otras sustancias como el aire. Las vesículas se forman a partir de la membrana plasmática y se pellizcan para crear un saco en forma de esfera encerrado por una bicapa lipídica.

La construcción en forma de cuentas de los microtúbulos sirve como una cinta transportadora, una pista o una carretera para transportar vesículas, orgánulos y otros elementos dentro de la célula a los lugares a los que deben ir. Los motores de microtúbulos en células eucariotas incluyen kinesinas, que se mueven hacia el extremo positivo del microtúbulo, el extremo que crece, y dineínas que se mueven hacia el extremo opuesto o negativo donde el microtúbulo se adhiere a la membrana plasmática.

Como proteínas "motoras", las cinesinas mueven orgánulos, mitocondrias y vesículas a lo largo del microtúbulo. filamentos a través del poder de hidrólisis de la moneda de energía de la célula, trifosfato de adenosina o ATP. La otra proteína motora, la dineína, recorre estas estructuras en la dirección opuesta a lo largo de los filamentos de microtúbulos hacia el extremo negativo de la célula al convertir la energía química almacenada en ATP. Tanto las quinesinas como las dineínas son los motores proteicos utilizados durante la división celular.

Estudios recientes muestran que cuando las proteínas de dineína caminan hasta el final del lado negativo del microtúbulo, se congregan allí en lugar de caerse. Saltan a través del tramo para conectarse a otro microtúbulo para formar lo que algunos científicos llaman "ásteres", que los científicos creen que ser un proceso importante en la formación del huso mitótico al transformar los múltiples microtúbulos en un solo configuración.

El huso mitótico es una estructura molecular en "forma de balón de fútbol" que arrastra los cromosomas a extremos opuestos justo antes de que la célula se divida para formar dos células hijas.

El estudio de la vida celular ha continuado desde la invención del primer microscopio en la última parte. del siglo XVI, pero solo en las últimas décadas se han producido avances en las biología. Por ejemplo, los investigadores solo descubrieron la proteína motora kinesina-1 en 1985 con el uso de un microscopio óptico mejorado por video.

Hasta ese momento, las proteínas motoras existían como una clase de moléculas misteriosas desconocidas para los investigadores. A medida que avanzan los desarrollos tecnológicos y continúan los estudios, los investigadores esperan profundizar en la célula. para averiguar todo lo que puedan aprender sobre cómo funciona el funcionamiento interno de la célula, sin problemas.