UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS MDICASUNIDAD DIDCTICA: BIOLOGA CELULAR Y MOLECULAR

GUA DE ESTUDIOCITOESQUELETO IINSTRUCCIONES: Responda las siguientes preguntas, acompae con imgenes sus respuestas.1. Qu es el citoesqueleto?Es un orgnulo y tambin es un entramado tridimensional de protenas que provee un entramado tridimensional que forma una compleja red de filamentos internos, compuesta por varios tipos de protenas que se encuentra el interior de celular, tanto en procariotas, como en eucariotas.

2. Cules son las funciones principales del citoesqueleto?Soporte interno en las clulas, organiza las estructuras internas e interviene en los fenmenos de transporte, trfico y divisin celular.

3. Cules son las protenas que en procariotas tiene funciones similares al citoesqueleto de eucariotas?Protenas de la familia MreB y la protena FtsZ

4. Elabore un cuadro donde indique cules son los principales elementos del citoesqueleto, compare el tamao de cada elemento, los monmeros que lo constituyen y las funciones en las que participan.

MicrotbulosMicrofilamentosFilamentos Intermedios

Estructura Tubo hueco con una pared formada por 13 protofilamentos.Dos cadenas de actina entrelazadas.Ocho protofilamentos unidos extremo a extremo, con solapamientos escalonados

Dimetro Exterior: 25nm, Interior: 15nm 7 nm8-12nm

Monmero Tubulina Tubulina G- actinaVarias protenas;

PolaridadExtremos: (+), (-)Extremos: (+), (-)Sin polaridad conocida

FuncionesAxonema: motilidad celular Citoplasmtica: organizacin y mantenimiento de la forma de la clula animal Movimiento de los cromosomas Disposicin y movimiento de los orgnulos. Contraccin muscular movimiento ameboideLocomocin celularflujos, corrientescitoplasmticos Divisin celularMantenimiento de laforma de la clula animal Soporte estructuralMantenimiento de la forma de la clula animal formacin de la lmina nuclear y el andamiajeReforzamiento de los axones de las clulas nerviosas(protena NF)Mantenimiento de las fibras musculares en registro(desmina)

FILAMENTOS INTERMEDIOS

1. Describa qu son los filamentos intermedios.Son componentes del citoesqueleto, formados por agrupaciones de protenas fibrosas

2. Cules son las funciones principales de los filamentos intermedios? Apoyo estructural Fijacin al ncleo Suministran una conexin adaptable Proporcionan un marco estructural No dan movimiento

3. Elabore un cuadro donde indique las 6 clases de filamentos intermedios, las protenas que los constituyen y el tejido en donde se encuentran.

ClaseProtena del IFTejidoFuncin

ICitoqueratinas acidas Clulas epitelialesResistencia mecnica

IICitoqueratinas bsicas Clulas epitelialesResistencia mecnica

IIIVimetinaFibroblastos; clulas de origen mesenquimal;cristalinoMantenimiento de la forma celular

IIIDesmiaClulas musculares,especialmente del musculo lisoSoporte estructural para la maquinaria contrctil

IIIProtena GFAClulas gliales y astrocitosMantenimiento de la formacin celular

IVProtena de los neurofilamentos NF-l (Ligeros)NF-M (intermedios)NF-H (pesados)Sistema nervioso centralRigidez axonal. Determinan el tamao del axn.

VLaminas nuclearesLamina ALamina BLamina CTodos los tipos celularesForman un andamiaje nuclear para dar forma al ncleo

VINestinaClulas madre nerviosas Desconocida

4. Por qu es til determinar el tipo de filamentos intermedios para el diagnstico del cncer?

Esta determinacin por el tipo de filamento intermedio se utiliza como herramienta diagnostica en medicina. La determinacin del tipo de IF es especialmente til en el diagnstico del cncer ya que se sabe que las clulas tumorales mantienen las protenas de IF caracterstica del tejido en el que se han originado, independientemente de donde se encuentre el tumor en el cuerpo.

5. Describa la estructura de las protenas que forman los filamentos intermedios.

Los seis tipos de protenas de los filamentos intermedios tienen un dominio central en forma de bastos formado por cuatro segmentos helicoidales que estn interrumpidos por tres segmentos enlazadores. Se cree que el dominio central desempea un papel importante en el ensamblaje del IF. Este dominio esta altamente conservado en tamao, estructura secundaria y secuencia, si bien las homologas se restringen a las regiones helicoidales. En los tipos del I al IV, los segmentos helicoidales presentan 276 aminocidos y los segmentos de unin no son helicoidales. En los de tipo V, los segmentos helicoidales contienen 318 aminocidos y sus segmentos de unin son tambin helicoidales. Los dominios N- y C-terminal que flanquean la parte central no son helicoidales y son mucho ms variables tanto en tamao como en secuencia 6. Describa cmo se realiza el ensamblaje de los filamentos intermedios

El punto de partida para el ensamblaje es una pareja de polipptidos IF. Los dos polipptidos son idnticos en todos los IFs, excepto en los filamentos de queratina, que son obligatoriamente hetermeros, con un polipptidos del tipo I y otro del tipo II. Los dos polipptidos se enrollan uno sobre el otro formando una hlice enrollada de dos cadenas, con sus dominios centrales conservados alineados paralelamente. Dos dmeros se alinean lateralmente para formar un protofilamentos se ensamblan en filamentos ms largos a travs del alineamiento por sus extremos o por dos laterales. Se considera que el filamento intermedio est completamente ensamblado cuando tiene un grosor de ocho protofilamentos en cualquier punto. 7. Qu estructuras se encargan de soportar la tensin mecnica a la que es sometida el tejido epitelial durante los estiramientos?El sistema de demosomas, hemidesmosomas y tonofilametnos soportan la mayor parte de tensin mecnica cuando el epitelio se ve sometido a un estiramiento

MICROFILAMENTOS1. Qu son los microfilamentos?Son finas fibras de protenas globulares de 3 a 7 nm de dimetro que le dan soporte a la clula. Los microfilamentos forman parte del citoesqueleto y estn compuestos predominantemente de una protena contrctil llamada actina.

2. Describa la estructura de actina G, indique cules son los tipos de actina y dnde se encuentran.La actina es una estructura extremadamente abundante en prcticamente todas las clulas eucariotas incluyendo las clulas de las plantas, algas y hongos. La actina se sintetiza como un nico polipptidos de 3754 aminocidos con un peso molecular aproximado de 42 KDa. Las molculas individuales de actina se denominan actina G (actinas globular), actina-F (actina filamentosa)

3. Describa el proceso de polimerizacin de actina G para formar actina F.Los monmeros de la actina G pueden polimerizar reversiblemente en filamentos, con una fase de iniciacin lenta que corresponde a la nucleacin del filamento seguida por una fase ms rpida de crecimiento del polmero.

4. Explique la importancia de la polaridad de los microfilamentos.5. La polaridad en el MF es importante porque permite una regulacin independientemente de la polimerizacin y depolimerizacion de la actina, en cada extremo del filamento.

6. Explique como los siguientes aspectos controlan la polimerizacin y despolimerizacin de los filamentos de actina: Concentracin de actina G-ATPActina-G se ensamblan al microfilamento, el ATP que llevan unido se hidroliza lentamente a ADP de la misma manera que el GTP unido a la tubulina se hidroliza a GDP.

Presencia de citocalasinas

Las citocalasinasas bloquen la intercorporacin de nuevos monmeros a los MFs polimerizados existentes.

Presencia de latrunculina AActua secuestrando monmeros de actina, impidiendo su incoprporacion en llos extremos mas de los MFs en crecimiento. Protenas de unin a la actinaEs una familia de protenas globulares que forman los microfilamentos, uno de los tres componentes fundamentales del citoesqueleto de las clulas de los organismos eucariotas Fosfolpidos de inositolLos fosfolfpidos de inositol (PI) son compuestos minoritarios de las membranas biolgicas. Estas molculas pueden ser fosforiladas bajo estfmulo por kinasas especfficas hasta fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PIP2) (Fig. 6). La activacin de estas kinasas puede ser mediada tanto por GPCRs como por RTK, sin embargo nosotros nos centraremos en la mediada por los primeros.

Factores de crecimiento llamados tambin "factores trficos" son un conjunto de sustancias, la mayora de naturaleza proteica que junto con las hormonas y los neurotransmisores desempean una importante funcin en la comunicacin intercelular

7. Realice un cuadro donde indique la funcin de las protenas asociadas a microfilamentos.Arp 2/3 Constituido por protenas relacionadas con la actina participa en la ramificacin mediante la nucleacin de varias ramas de en los dados filamentos ya existentes fenmenos demostrable cuando se aade actina G-fluorescente

Timosina 4 La transferencia de monmeros de actina G desde el complejo timosina 4 al extremo de un microfilamentos en crecimiento parece estar implicada una segunda protena llamada profilina.

Profilina Es una protena de unin a actina involucrada en el equilibrio dinmico de ensamblaje del citoesqueleto de actina

ADF/cofilina Es capaz de unirse a ADP-G-actina y a F actina se cree que la ADF/ colifina incrementa la tasa de recambio de la ADP-actina-G en los extremos menos de los MFs.

Cap Z Se unen fuertemente a PIP2, lo que tiene como resultado su eliminacin del extremo del microfilamentos, permitiendo de esta manera tanto la depolimerizacin del filamento como el incremento de monmeros disponibles para la formacion de nuevos filamentos.

Gelsolina Es una protena que es clave en el ensamblaje y desensamblaje de los filamentos de actina

Filamina Es una protena codificada en humanos por el gen FLNA

Protenas de la familia WASP Activan las ramificaciones a travs de Arp2/3

Forminas: Son necesarias para ensamblar ciertas estructuras de F-actina, como las haces compactos y el anillo contrctil de la divisin celular.

Fimbrina Es una protena de unin a actina que interviene en la formacin de retculas de microfilamentos

Villina Es una protena de unin a actina de 92,3 kDa. Como protena, se trata de una estructura con mltiples dominios tipo gelsolina asociados a una pequea zona C-terminal consistente en una horquilla de alfa hlices estabilizadas mediante enlaces hidrofbicos

Protenas de la familia FERM Las protenas de unin a actina de la familia FERM son un grupo de protenas cuya funcin general parece ser la de unir los microfilamentos a las membranas.

8. Qu es el crtex celular y cul es su funcin?

Es una malla tridimensional de microfilamentos y protenas asociadas, localizada justo debajo de la membrana plasmtica de casi todas las clulas animales. El crtex sostiene la membrana plasmtica, confiere rigidez a la superficie celular, y facilita los cambios de forma y el movimiento celular. 9. Cules son las funciones de la espectrina y anquirina?La espectrina es una de las protenas ms importantes del eritrocito. Esta red se conecta a la membrana plasmtica a travs de las protenas anquirina y banda que une los filamentos de espectrina a protenas transmembrana especficas.

10. Los filamentos de actina pueden organizarse de formas diferentes, complete el siguiente cuadro:

Organizacin de los filamentos de actinaDescripcinProtenas que permiten esa organizacinEstructuras celulares donde se presentan

Haces paralelosPuede producirproyecciones delgadas con forma de dedo.Lamepolidos Microfilamentos

Haces contrctilesLa miosina II forma parte de la maquinariacontrctil de las clulas musculares. Miosina IIClulas musculares

Fibras de estrsLas fibras de estrs hacen contrctiles de actina, corren la celula desde el lado de la cola hasta el frente de avance. actinaCrtex celular

RedesLos filamentos de actina en los filopodios se funcionan con una red de filamentos de actina.filopodiosmembrana plasmtica

11. Enumere los movimientos en los que participan los microfilamentos.

1. Movimiento ameboide2. Corriente citoplasmtica

12. Qu son las miosinas y por qu se les llama mecanoenzimas?

Protenas contrctiles dependientes de ATP 13. Describa la estructura de la miosina tipo II e indique cules son sus principales funciones.Las misionas forman parte de la maquinaria contrctil de las clulas musculares

14. Qu clulas no musculares son capaces de reptar sobre un sustrato?Bacteria gram-positivo

15. Describa los procesos necesarios para que una clula se mueva sobre un sustrato.Para que la clula se mueva, es necesario un suministro de pies unas molculas llamadas integrinas, las cuales se adhieren a la superficie celular que se est arrastrando que halen hacia adelante. Es posible que estos pies sean endocitados hacia la parte trasera de la clula y luego por exocitosis sean llevados hacia el frente para ser reusados y formar nuevas uniones al sustrato

16. Qu es una protrusin y qu tipos de protrusiones existen?El tipo de protrusin parece depender de la naturaleza del movimiento celular y de la organizacin de los filamentos de actina en la clula. Lamelipolio: estructura en forma de red (gelatinosa o laxa) Filipodio: Estructura delgada (haces)

17. Qu es el movimiento ameboideo y qu organismos lo presentan?Movimiento de las clulas sobre un sustrato 18. Qu es la corriente citoplasmtica y qu organismos la presentan?

Un patrn de flujo citoplasmtico regular de unas clulas vegetales y animales.

19. Describa cmo ocurre la citocinesis o segmentacin en clulas animales.La citocinesis de la clula animal comienza poco antes de la separacin de cromtidas hermanas en la anafase de la mitosis. A partir de miosinas II no musculares y de filamentos de actina se forma meridionalmente un anillo contrctil en el cortex celular (adyacente a la membrana celular). La miosina II utiliza la energa libre liberada cuando se hidroliza el ATP para moverse a lo largo de los filamentos de actina, obligando a la membrana celular a formar un surco de segmentacin. La hidrlisis continuada provoca que el surco ingrese hasta que se forma una estructura llamada cuerpo medio y el proceso de abscisin segmenta a este ltimo en dos.20. Cmo funciona el anillo contrctil?Estructura de haces contrctiles de actina y miosina II que se forma por debajo de la membrana plasmtica durante la mitosis y permite la citocinesis 21. Qu ocurre con el anillo contrctil despus de que la clula se ha dividio en dos?Esta estructura desaparece despus de la citocinesis y los monmeros de actina reensamblan el citoesqueleto de actina.