Citoesqueleto: Definição, Estrutura e Função (com Diagrama)

Você provavelmente já conhece o papel que seu próprio esqueleto desempenha em sua vida; dá estrutura ao corpo e ajuda você a se mover.

Sem ele, você seria mais como uma bolha humana do que uma pessoa em movimento e em funcionamento. Como o nome sugere, o citoesqueleto serve a um propósito muito semelhante em procariotos e células eucarióticas.

Você já se perguntou o que faz as células parecerem redondas e as impede de colapsar em bolhas viscosas? Ou como as muitas organelas dentro da célula se organizam e se movem dentro da célula, ou como a própria célula viaja? As células dependem de um citoesqueleto para todas essas funções.

A importante unidade estrutural do citoesqueleto é realmente uma rede de fibras de proteína no citoplasma que dá forma à célula e permite que ela desempenhe funções importantes, como a célula movimento.

Leia mais sobre as organelas e funções das outras células.

Embora algumas pessoas possam imaginar as células como não estruturadas, microscópios poderosos usados ​​em biologia celular revelam que as células são muito organizadas.

Um componente principal é vital para manter esta forma e nível de organização: o citoesqueleto da célula. Os filamentos de proteínas que compõem o citoesqueleto formam uma rede de fibras através da célula.

Essa rede dá suporte estrutural à membrana plasmática, ajuda a estabilizar as organelas em suas posições adequadas e permite que a célula embaralhe seu conteúdo conforme necessário. Para alguns tipos de células, o citoesqueleto ainda permite que a célula se mova e viaje usando estruturas especializadas.

Eles se formam a partir dos filamentos de proteínas quando necessários para a locomoção celular.

O serviço que o citoesqueleto fornece para moldar a célula faz muito sentido. Muito parecido com o esqueleto humano, a rede de proteínas do citoesqueleto cria um suporte estrutural que é crucial para manter a integridade da célula e para evitar que ela entre em colapso em seu vizinhos.

Para células com membranas muito fluidas, a rede de proteínas que compõe o citoesqueleto é particularmente importante para manter o conteúdo celular dentro da célula.

Isso é chamado integridade da membrana.

Algumas células altamente especializadas também dependem do citoesqueleto para suporte estrutural.

Para essas células, manter a forma única da célula torna possível que ela funcione corretamente. Esses incluem neurônios, ou células cerebrais, que têm corpos celulares redondos, braços ramificados chamados dendritos e caudas esticadas.

Esta forma celular característica torna possível aos neurônios captar sinais usando seus braços dendríticos e passar esses sinais através de suas caudas de axônio e para os dendritos de espera de um cérebro vizinho célula. É assim que as células cerebrais se comunicam umas com as outras.

Também faz sentido que as células se beneficiem da organização proporcionada pela rede de fibras proteicas do citoesqueleto. Existem mais de 200 tipos de células no corpo humano e um total de cerca de 30 trilhões de células em cada ser humano no planeta.

As organelas em todas essas células devem realizar uma ampla variedade de processos celulares, como construir e quebrar biomoléculas, liberando energia para o corpo usar e realizando uma série de reações químicas que tornam a vida possível.

Para que essas funções funcionem bem no nível de todo o organismo, cada célula precisa de uma estrutura e maneira semelhantes de fazer as coisas.

Para desempenhar essas funções importantes, o citoesqueleto depende de três tipos distintos de filamentos:

1. Microtúbulos
2. Filamentos intermediários
3. Microfilamentos

Essas fibras são tão infinitesimalmente pequenas que são completamente invisíveis a olho nu. Os cientistas só os descobriram após a invenção do microscópio eletrônico trouxe o interior da célula à vista.

Para visualizar o quão pequenas são essas fibras de proteína, é útil entender o conceito de nanometro, que às vezes é escrito como nm. Nanômetros são unidades de medida, assim como uma polegada é uma unidade de medida.

Você pode ter adivinhado a partir da palavra raiz metro que a unidade nanométrica pertence ao sistema métrico, assim como um centímetro.

Os cientistas usam nanômetros para medir coisas extremamente pequenas, como átomos e ondas de luz.

Isso ocorre porque um nanômetro equivale a um bilionésimo de um metro. Isso significa que se você pegar uma régua de medição, que tem aproximadamente 3 pés de comprimento quando convertida para o Sistema americano de medição, e dividi-lo em um bilhão de peças iguais, uma única peça seria igual a uma nanômetro.

Agora imagine que você possa cortar os filamentos de proteína que compõem o citoesqueleto da célula e medir o diâmetro em toda a face cortada.

Cada fibra mede entre 3 e 25 nanômetros de diâmetro, dependendo do tipo de filamento. Para contextualizar, um cabelo humano tem 75.000 nanômetros de diâmetro. Como você pode ver, os filamentos que compõem o citoesqueleto são incrivelmente pequenos.

Microtúbulos são as maiores das três fibras do citoesqueleto, com diâmetro de 20 a 25 nanômetros. Filamentos intermediários são as fibras de tamanho médio do citoesqueleto e medem cerca de 10 nanômetros de diâmetro.

Os menores filamentos de proteínas encontrados no citoesqueleto são microfilamentos. Essas fibras semelhantes a fios medem apenas 3 a 6 nanômetros de diâmetro.

Em termos do mundo real, isso é até 25.000 vezes menor do que o diâmetro de um cabelo humano médio.

•••Ciência

Os microtúbulos recebem seu nome tanto de sua forma geral quanto do tipo de proteína que contêm. Eles são semelhantes a tubos e formados a partir de unidades repetidas de alfa e beta-tubulina proteínapolímeros ligando juntos.

Leia mais sobre a principal função dos microtúbulos nas células.

Se você visse os filamentos de microtúbulos em um microscópio eletrônico, eles se pareceriam com cadeias de pequenas proteínas torcidas juntas em uma rede espiral estreita.

Cada unidade de proteína se liga a todas as unidades ao seu redor, produzindo uma estrutura muito forte e rígida. Na verdade, os microtúbulos são o componente estrutural mais rígido que você pode encontrar nas células animais, que não têm paredes celulares como as células vegetais.

Mas os microtúbulos não são apenas rígidos. Eles também resistem a forças de compressão e torção. Essa qualidade aumenta a capacidade do microtúbulo de manter a forma e a integridade das células, mesmo sob pressão.

Os microtúbulos também dão à célula polaridade, o que significa que a célula tem dois lados ou pólos exclusivos. Essa polaridade faz parte do que possibilita à célula organizar seus componentes, como organelas e outras porções do citoesqueleto, porque dá à célula uma maneira de orientar esses componentes em relação ao pólos.

Os microtúbulos também suportam o movimento do conteúdo celular dentro da célula.

Os filamentos de microtúbulos formam trilhos, que agem como trilhos de ferrovia ou rodovias na célula. Transportadores de vesículas siga essas trilhas para mover a carga celular no citoplasma. Essas trilhas são cruciais para remover conteúdos indesejados de células, como proteínas mal dobradas, organelas velhas ou quebradas e invasores de patógenos, como bactérias e vírus.

Os transportadores de vesículas simplesmente seguem a trilha correta de microtúbulos para mover esta carga para o centro de reciclagem da célula, o lisossoma. Lá, o lisossoma recupera e reutiliza algumas partes e degrada outras.

O sistema de rastreamento também ajuda a célula a mover biomoléculas recém-construídas, como proteínas e lipídios, para fora das organelas de fabricação e para os locais em que a célula precisa das moléculas.

Por exemplo, os transportadores de vesículas usam trilhas de microtúbulos para mover as proteínas da membrana celular das organelas para a membrana celular.

Apenas algumas células podem usar locomoção celular para viajar, e aqueles que o fazem geralmente dependem de estruturas móveis especializadas feitas de fibras de microtúbulos.

A célula espermática é provavelmente a maneira mais fácil de visualizar essas células viajantes.

Como você sabe, os espermatozoides se parecem um pouco com girinos com caudas longas, ou flagelo, que eles açoitam para nadar até seu destino e fertilizar uma célula-ovo. A cauda do espermatozóide é feita de tubulina e é um exemplo de um filamento de microtúbulo usado para a locomoção celular.

Outra estrutura móvel bem conhecida também desempenha um papel na reprodução é o cílios. Essas estruturas móveis semelhantes a cabelos revestem as trompas de Falópio e usam um movimento ondulante para mover o óvulo através da trompa de Falópio até o útero. Esses cílios são fibras de microtúbulos.

Os filamentos intermediários são o segundo tipo de fibra encontrada no citoesqueleto. Você pode imaginá-los como o verdadeiro esqueleto da célula, já que sua única função é o suporte estrutural. Estas fibras de proteína contêm queratina, que é uma proteína comum que você pode reconhecer em produtos de cuidado corporal.

Esta proteína constitui o cabelo humano e as unhas, bem como a camada superior da pele. É também a proteína que forma chifres, garras e cascos de outros animais. A queratina é muito forte e útil para proteger contra danos.

O principal papel dos filamentos intermediários é a formação da matriz de proteínas estruturais sob o membrana celular. É como uma malha de suporte que dá estrutura e forma à célula. Ele também dá alguma elasticidade à célula, permitindo que ela responda com flexibilidade sob estresse.

Uma das tarefas importantes desempenhadas pelos filamentos intermediários é ajudar a manter as organelas nos lugares certos dentro da célula. Por exemplo, filamentos intermediários ancoram o núcleo em seu devido lugar dentro da célula.

Essa ancoragem é crucial para os processos celulares porque as várias organelas dentro de uma célula devem trabalhar juntas para realizar essas funções celulares. No caso do núcleo, amarrar esta importante organela à matriz do citoesqueleto significa que as organelas que dependem do DNA instruções do núcleo para fazer seus trabalhos podem acessar facilmente essas informações usando mensageiros e transportadores.

Esta importante tarefa poderia ser impossível se o núcleo não estivesse ancorado, porque esses mensageiros e transportadores precisariam viajar em busca de um núcleo errante através do citoplasma!

Microfilamentos, também chamados Filamentos de actina, são cadeias de proteínas de actina torcidas em uma haste espiral. Esta proteína é mais conhecida por seu papel nas células musculares. Lá, eles trabalham com outra proteína chamada miosina para permitir a contração muscular.

Quando se trata do citoesqueleto, os microfilamentos não são apenas as fibras menores. Eles também são os mais dinâmicos. Como todas as fibras do citoesqueleto, os microfilamentos fornecem suporte estrutural à célula. Por causa de suas características únicas, os microfilamentos tendem a aparecer nas bordas da célula.

A natureza dinâmica dos filamentos de actina significa que essas fibras de proteína podem mudar seus comprimentos rapidamente para atender às mudanças nas necessidades estruturais da célula. Isso torna possível para a célula alterar sua forma ou tamanho ou mesmo forma projeções especiais que se estendem para fora da célula, como filopodia, lamelipodia e microvilosidades.

Você pode imaginar filopodia como sensores de que uma célula se projeta para sentir o ambiente ao seu redor, pegar pistas químicas e até mesmo mudar a direção da célula, se ela estiver se movendo. Os cientistas às vezes também chamam de filópodes microspikes.

Os filópodes podem fazer parte de outro tipo de projeção especial, lamelipodia. Esta é uma estrutura semelhante a um pé que ajuda a célula a se mover e viajar.

Microvilosidades são como pequenos fios de cabelo ou dedos usados ​​pela célula durante a difusão. O formato dessas projeções aumenta a área de superfície de modo que haja mais espaço para as moléculas se moverem através da membrana por meio de processos como a absorção.

Esses dedos também desempenham uma função fascinante chamada fluxo de citoplasma.

Isso ocorre quando os filamentos de actina vasculham o citoplasma para mantê-lo em movimento. Aumentos de streaming de citoplasma difusão e ajuda a movimentar materiais desejados, como nutrientes, e materiais indesejados, como resíduos e restos celulares, ao redor da célula.