Citoesqueleto: definição, estrutura e função (com diagrama)

Contente

• Por que as células precisam de um citoesqueleto?
• Benefícios do citoesqueleto para células
• Quais componentes compõem o citoesqueleto
• Tamanho importa
• Papel dos microtúbulos no citoesqueleto
• Microtúbulos e movimento dentro da célula
• Microtúbulos e movimento celular
• Papel dos Filamentos Intermediários no Citoesqueleto
• Filamentos intermediários e ancoragem de organelas
• Papel dos microfilamentos no citoesqueleto
• Projeções de microfilamentos

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

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

Você já se perguntou o que faz as células parecerem redondas e as impede de desmoronar em glóbulos viscosos? 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 proteicas no citoplasma que confere à célula a sua forma e permite desempenhar funções importantes, como o movimento celular.

Leia mais sobre as outras células organelas e funções.

Por que as células precisam de um citoesqueleto?

Enquanto algumas pessoas podem imaginar as células como não estruturadas, microscópios poderosos usados ​​na biologia celular revelam que as células são muito organizadas.

Um componente principal é vital para manter essa 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 fornece suporte estrutural à membrana plasmática, ajuda a estabilizar as organelas em suas posições apropriadas 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.

Estes se formam a partir dos filamentos de proteínas quando necessário 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 suporte estrutural que é crucial para manter a integridade da célula e impedir que ela desmorone em seus vizinhos.

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

Isso é chamado integridade da membrana.

Benefícios do citoesqueleto para células

Algumas células altamente especializadas também contam com o citoesqueleto para suporte estrutural.

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

Esse formato característico da célula possibilita que os neurônios captem sinais usando seus braços de dendritos e passem esses sinais através de suas caudas de axônios e entrem nos dendritos em espera de uma célula cerebral vizinha. É assim que as células cerebrais se comunicam.

Também faz sentido que as células se beneficiem da organização que a rede de fibras proteicas dos citoesqueletos lhes proporciona. Existem mais de 200 tipos de células no corpo humano e um total geral de cerca de 30 trilhões de células em cada humano do planeta.

As organelas em todas essas células devem realizar uma ampla variedade de processos celulares, como a construção e a decomposição de 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 em todo o nível do organismo, cada célula precisa de uma estrutura e maneira semelhantes de fazer as coisas.

Quais componentes compõem o citoesqueleto

Para desempenhar esses papéis importantes, o citoesqueleto conta com três tipos distintos de filamentos:

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 quão pequenas são essas fibras proteicas, é útil entender o conceito de nanômetro, 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.

Tamanho importa

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

Isso ocorre porque um nanômetro é igual a um bilionésimo de metro. Isso significa que, se você pegasse uma régua de medição de um metro, com aproximadamente 3 pés de comprimento quando convertida para o sistema americano de medição, e a dividisse em um bilhão de peças iguais, uma única peça seria igual a um nanômetro.

Agora imagine que você poderia cortar os filamentos de proteínas que compõem o citoesqueleto da célula e medir o diâmetro através do rosto cortado.

Cada fibra mede entre 3 e 25 nanômetros de diâmetro, dependendo do tipo de filamento. Por outro lado, 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 clock de 20 a 25 nanômetros de diâmetro. Filamentos intermediários são as fibras de tamanho médio dos citoesqueletos e medem cerca de 10 nanômetros de diâmetro.

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

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

••• Ciência

Papel dos microtúbulos no citoesqueleto

Os microtúbulos recebem o nome tanto da forma geral como do tipo de proteína que contêm. São semelhantes a tubos e formados a partir de unidades repetidas de alfa e beta-tubulina proteína polímeros ligando juntos.

Leia mais sobre a principal função dos microtúbulos nas células.

Se você visse filamentos de microtúbulos sob um microscópio eletrônico, eles pareceriam cadeias de pequenas proteínas entrelaçadas em uma treliça espiral apertada.

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

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

Microtúbulos também dão à célula polaridade, o que significa que a célula possui 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 fornece à célula uma maneira de orientar esses componentes em relação aos pólos.

Microtúbulos e movimento dentro da célula

Microtúbulos também suportam o movimento do conteúdo celular dentro da célula.

Os filamentos de microtúbulos formam trilhos, que agem como trilhos de trem ou rodovias na célula. Transportadores de vesículas siga estas trilhas para movimentar a carga celular no citoplasma. Essas faixas são cruciais para remover o conteúdo indesejado das células, como proteínas 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 essa carga para o centro de reciclagem da célula, o lisossoma. Lá, o lisossomo 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, transportadores de vesículas usam faixas de microtúbulos para mover proteínas da membrana celular das organelas para a membrana celular.

Microtúbulos e movimento celular

Apenas algumas células podem usar locomoção celular viajar e aqueles que 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 espermatozóides se parecem um pouco com girinos com caudas longas, ou flagelos, que chicoteiam para nadar até o destino e fertilizar um óvulo. A cauda do esperma é feita de tubulina e é um exemplo de filamento de microtúbulo usado para locomoção celular.

Outra estrutura móvel bem conhecida também desempenha um papel na reprodução é a cílios. Essas estruturas móveis semelhantes a pêlos alinham as trompas de falópio e usam um movimento de ondulação para mover o óvulo através da trompa de falópio e para dentro do útero. Esses cílios são fibras de microtúbulos.

Papel dos Filamentos Intermediários no Citoesqueleto

Os filamentos intermediários são o segundo tipo de fibra encontrada no citoesqueleto. Você pode imaginá-los como o verdadeiro esqueleto da célula, pois seu único papel é o suporte estrutural. Essas fibras proteicas contêm queratina, que é uma proteína comum que você pode reconhecer de produtos para cuidados com o corpo.

Esta proteína compõe 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 a membrana celular. É como uma malha de suporte que dá estrutura e forma à célula. Também empresta alguma elasticidade à célula, permitindo que ela responda de maneira flexível sob estresse.

Filamentos intermediários e ancoragem de organelas

Um dos trabalhos importantes desempenhados 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 executar essas funções celulares. No caso do núcleo, amarrar essa organela importante à matriz do citoesqueleto significa que as organelas que dependem das instruções de DNA do núcleo para realizar seus trabalhos podem acessar facilmente essas informações usando mensageiros e transportadores.

Essa importante tarefa pode ser impossível se o núcleo não estiver ancorado, porque esses mensageiros e transportadores precisariam viajar procurando no núcleo do citoplasma um núcleo errante!

Papel dos microfilamentos no citoesqueleto

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 menores fibras. Eles também são os mais dinâmicos. Como todas as fibras do citoesqueleto, os microfilamentos dão 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 proteicas podem alterar seus comprimentos rapidamente para atender às necessidades estruturais variáveis ​​da célula. Isso permite que a célula altere sua forma ou tamanho ou mesmo forma projeções especiais que se estendem para fora da célula, como filopodia, lamellipodia e microvilli.

Projeções de microfilamentos

Você pode imaginar filopodia como sensores que uma célula projeta para sentir o ambiente ao seu redor, capta pistas químicas e até muda a direção da célula, se estiver em movimento. Os cientistas às vezes também chamam filopodia microspikes.

Filopodia pode fazer parte de outro tipo de projeção especial, lamellipodia. Esta é uma estrutura semelhante a um pé que ajuda a célula a se mover e viajar.

Microvilli são como pequenos pêlos ou dedos usados ​​pela célula durante a difusão. A forma dessas projeções aumenta a área da superfície para que haja mais espaço para as moléculas se moverem através da membrana através de processos como a absorção.

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

Isso ocorre quando os filamentos de actina vasculham o citoplasma para mantê-lo em movimento. Aumento da transmissão de citoplasma difusão e ajuda a mover materiais desejados, como nutrientes e materiais indesejados, como resíduos e detritos celulares, pela célula.