Contente
- TL; DR (muito longo; não leu)
- Principais funções dos microtúbulos na célula
- O que são: componentes e construção de microtúbulos
- Microtúbulos e citoesqueleto de células
- Microtúbulos e instabilidade dinâmica
- Microtúbulos, divisão celular e fuso mitótico
- Microtúbulos dão estrutura aos cílios e flagelos
- Movimento dos cílios e flagelos
- O Sistema de Transporte de Células
- Dois grandes grupos de motores de microtúbulos
- Estudos ainda em andamento
Microtúbulos são exatamente como eles soam: tubos ocos microscópicos encontrados dentro de células eucarióticas e algumas células bacterianas procarióticas que fornecem estrutura e funções motoras para a célula. Os estudantes de biologia aprendem durante os estudos que existem apenas dois tipos de células: procariótica e eucariótica.
As células procarióticas compõem os organismos unicelulares encontrados nos domínios Archaea e Bacteria sob o sistema de taxonomia Linnaean, um sistema de classificação biológica de toda a vida, enquanto as células eucarióticas se enquadram no domínio Eukarya, que supervisiona os reinos protista, vegetal, animal e de fungos . O reino Monera refere-se a bactérias. Microtúbulos contribuem para múltiplas funções dentro da célula, todas importantes para a vida celular.
TL; DR (muito longo; não leu)
Microtúbulos são estruturas tubulares minúsculas, ocas e semelhantes a contas, que ajudam as células a manter sua forma. Juntamente com microfilamentos e filamentos intermediários, eles formam o citoesqueleto da célula, além de participarem de várias funções motoras da célula.
Principais funções dos microtúbulos na célula
Como parte do citoesqueleto da célula, os microtúbulos contribuem para:
O que são: componentes e construção de microtúbulos
Microtúbulos são pequenos tubos ocos, semelhantes a esferas, com paredes construídas em um círculo de 13 protofilamentos que consistem em polímeros de tubulina e proteína globular. Os microtúbulos se assemelham a versões miniaturizadas de armadilhas para dedos chinesas com contas. Os microtúbulos podem crescer mil vezes mais que suas larguras. Fabricados pela montagem de dímeros - uma molécula única ou duas moléculas idênticas unidas de tubulina alfa e beta - existem microtúbulos nas células vegetais e animais.
Nas células vegetais, os microtúbulos se formam em muitos locais da célula, mas nas células animais, os microtúbulos começam no centrossoma, uma organela próxima ao núcleo da célula que também participa da divisão celular. A extremidade negativa representa a extremidade anexada do microtúbulo, enquanto seu oposto é a extremidade positiva. O microtúbulo cresce na extremidade positiva através da polimerização dos dímeros de tubulina, e os microtúbulos diminuem com a sua liberação.
Os microtúbulos dão estrutura à célula para ajudá-la a resistir à compressão e para fornecer uma estrada na qual as vesículas (estruturas semelhantes a sacos que transportam proteínas e outras cargas) se movem pela célula. Os microtúbulos também separam os cromossomos replicados em extremidades opostas de uma célula durante a divisão. Essas estruturas podem funcionar sozinhas ou em conjunto com outros elementos da célula para formar estruturas mais complicadas, como centríolos, cílios ou flagelos.
Com diâmetros de apenas 25 nanômetros, os microtúbulos geralmente se dissolvem e se reformam tão rapidamente quanto a célula precisa. A meia-vida da tubulina é de apenas cerca de um dia, mas um microtúbulo pode existir por apenas 10 minutos, pois estão em constante estado de instabilidade. Esse tipo de instabilidade é chamado instabilidade dinâmica, e os microtúbulos podem se montar e desmontar em resposta às necessidades das células.
Microtúbulos e citoesqueleto de células
Os componentes que compõem o citoesqueleto incluem elementos feitos de três tipos diferentes de proteínas - microfilamentos, filamentos intermediários e microtúbulos. As estruturas mais estreitas dessas proteínas incluem microfilamentos, freqüentemente associados à miosina, uma formação de proteína semelhante a um fio que, quando combinada com a proteína actina (fibras longas e finas que também são chamadas de filamentos "finos"), ajuda a contrair células musculares e fornece rigidez e forma para a célula.
Microfilamentos, pequenas estruturas em forma de bastonete, com diâmetro médio entre 4 e 7 nm, também contribuem para o movimento celular, além do trabalho que realizam no citoesqueleto. Os filamentos intermediários, com uma média de 10 nm de diâmetro, agem como amarras, protegendo as organelas celulares e o núcleo. Eles também ajudam a célula a suportar a tensão.
Microtúbulos e instabilidade dinâmica
Os microtúbulos podem parecer completamente estáveis, mas estão em fluxo constante. A qualquer momento, grupos de microtúbulos podem estar em processo de dissolução, enquanto outros podem estar em processo de crescimento. À medida que o microtúbulo cresce, os heterodímeros (uma proteína que consiste em duas cadeias polipeptídicas) fornecem tampas para o final do microtúbulo, que se soltam quando diminuem para uso novamente. A instabilidade dinâmica dos microtúbulos é considerada um estado estacionário, em oposição a um equilíbrio verdadeiro, porque eles têm instabilidade intrínseca - entrando e saindo de forma.
Microtúbulos, divisão celular e fuso mitótico
A divisão celular não é apenas importante para reproduzir a vida, mas para tornar novas células antigas. Os microtúbulos desempenham um papel importante na divisão celular, contribuindo para a formação do fuso mitótico, que participa da migração de cromossomos duplicados durante a anáfase. Como uma "máquina macromolecular", o fuso mitótico separa os cromossomos replicados para lados opostos ao criar duas células filhas.
A polaridade dos microtúbulos, com a extremidade anexada sendo um sinal negativo e a extremidade flutuante sendo positiva, o torna um elemento crítico e dinâmico para o agrupamento e finalidade do fuso bipolar. Os dois pólos do eixo, feitos a partir de estruturas de microtúbulos, ajudam a segregar e separar cromossomos duplicados de maneira confiável.
Microtúbulos dão estrutura aos cílios e flagelos
Os microtúbulos também contribuem para as partes da célula que a ajudam a se mover e são elementos estruturais dos cílios, centríolos e flagelos. O espermatozóide masculino, por exemplo, tem uma cauda longa que ajuda a alcançar o destino desejado, o óvulo feminino. Chamado de flagelo (o plural é flagelo), essa cauda longa, semelhante a um fio, se estende do exterior da membrana plasmática para alimentar o movimento das células. A maioria das células - nas células que os possuem - geralmente tem de um a dois flagelos. Quando existem cílios na célula, muitos deles se espalham por toda a superfície da membrana plasmática externa das células.
Os cílios das células que revestem os organismos femininos das trompas de Falópio, por exemplo, ajudam a mover o óvulo para seu encontro fatal com a célula espermática em sua jornada para o útero. Os flagelos e cílios das células eucarióticas não são os mesmos estruturalmente que os encontrados nas células procarióticas. Construídos da mesma forma que os microtúbulos, os biólogos chamam o arranjo de microtúbulos de "matriz 9 + 2" porque um flagelo ou cílio consiste em nove pares de microtúbulos em um anel que envolve uma dupla de microtúbulos no centro.
As funções dos microtúbulos requerem proteínas da tubulina, locais de ancoragem e centros de coordenação para enzimas e outras atividades químicas dentro da célula. Nos cílios e flagelos, a tubulina contribui para a estrutura central do microtúbulo, que inclui contribuições de outras estruturas, como braços de dineína, ligações de nexina e raios radiais. Esses elementos permitem a comunicação entre microtúbulos, mantendo-os unidos de maneira semelhante à forma como os filamentos de actina e miosina se movem durante a contração muscular.
Movimento dos cílios e flagelos
Embora os cílios e o flagelo consistam em estruturas de microtúbulos, as maneiras pelas quais eles se movem são distintamente diferentes. Um único flagelo impulsiona a célula da mesma maneira que a cauda de um peixe move o peixe para frente, em um movimento de chicote de um lado para o outro.Um par de flagelos pode sincronizar seus movimentos para impulsionar a célula para a frente, como a forma como os braços de um nadador funcionam quando ela nada ao nadar no peito.
Os cílios, muito mais curtos que o flagelo, cobrem a membrana externa da célula. O citoplasma sinaliza os cílios para que se movam de maneira coordenada para impulsionar a célula na direção que ela precisa seguir. Como uma banda marcial, todos os seus movimentos harmonizados acompanham o mesmo baterista. Individualmente, um movimento de cílio ou flagelo funciona como o de um único remo, passando pelo meio em um poderoso golpe para impulsionar a célula na direção que ela precisa seguir.
Essa atividade pode ocorrer com dezenas de golpes por segundo e um acidente vascular cerebral pode envolver a coordenação de milhares de cílios. Sob um microscópio, você pode ver com que rapidez os afiliados respondem aos obstáculos em seu ambiente, alterando as direções rapidamente. Os biólogos ainda estudam como respondem tão rapidamente e ainda não descobriram o mecanismo de comunicação pelo qual as partes internas da célula dizem aos cílios e flagelos como, quando e para onde ir.
O Sistema de Transporte de Células
Microtúbulos servem como o sistema de transporte dentro da célula para mover mitocôndrias, organelas e vesículas através da célula. Alguns pesquisadores se referem à maneira pela qual esse processo funciona comparando microtúbulos semelhantes a correias transportadoras, enquanto outros pesquisadores se referem a eles como um sistema de trilhas pelo qual mitocôndrias, organelas e vesículas se movem através da célula.
Como fábricas de energia na célula, as mitocôndrias são estruturas ou pequenos órgãos nos quais ocorrem respiração e produção de energia - ambos processos bioquímicos. Organelas consistem em várias estruturas pequenas, mas especializadas, dentro da célula, cada uma com suas próprias funções. As vesículas são pequenas estruturas em forma de saco que podem conter fluidos ou outras substâncias como o ar. As vesículas se formam a partir da membrana plasmática, comprimindo-se para criar um saco em forma de esfera fechado por uma bicamada lipídica.
Dois grandes grupos de motores de microtúbulos
A construção de microtúbulos em forma de cordão serve como correia transportadora, via ou rodovia para transportar vesículas, organelas e outros elementos dentro da célula para os locais onde eles precisam ir. Motores de microtúbulos em células eucarióticas incluem kinesins, que se movem para a extremidade positiva do microtúbulo - a extremidade que cresce - e dineinos que se deslocam para o extremo oposto ou negativo, onde o microtúbulo se liga à membrana plasmática.
Como proteínas "motoras", as cinesinas movem organelas, mitocôndrias e vesículas ao longo dos filamentos do microtúbulo através do poder da hidrólise da moeda energética da célula, trifosfato de adenosina ou ATP. A outra proteína motora, a dinína, caminha essas estruturas na direção oposta ao longo dos filamentos do microtúbulo em direção à extremidade negativa da célula, convertendo a energia química armazenada no ATP. Tanto a cinesina quanto a dineína são os motores proteicos utilizados durante a divisão celular.
Estudos recentes mostram que, quando as proteínas dineína caminham até o final do lado negativo do microtúbulo, elas se reúnem lá em vez de cair. Eles saltam através do espaço para se conectar a outro microtúbulo para formar o que alguns cientistas chamam de "ásteres", considerado pelos cientistas como um processo importante na formação do fuso mitótico, transformando os múltiplos microtúbulos em uma única configuração.
O fuso mitótico é uma estrutura molecular "em forma de bola" que arrasta os cromossomos para as extremidades opostas logo antes da célula se dividir para formar duas células filhas.
Estudos ainda em andamento
O estudo da vida celular está em andamento desde a invenção do primeiro microscópio na última parte do século XVI, mas somente nas últimas décadas houve avanços na biologia celular. Por exemplo, os pesquisadores só descobriram a proteína motora cinesina-1 em 1985 com o uso de um microscópio óptico com vídeo aprimorado.
Até aquele momento, as proteínas motoras existiam como uma classe de moléculas misteriosas desconhecidas pelos pesquisadores. À medida que os desenvolvimentos tecnológicos avançam e os estudos continuam, os pesquisadores esperam aprofundar-se na célula para descobrir tudo o que podem aprender sobre como o funcionamento interno da célula funciona tão perfeitamente.