Biología

Microtúbulos: definição, funções e estrutura

O que mantém uma célula unida?

Assim como nossos esqueletos fornecem a estrutura e a forma de nossos corpos, o citoesqueleto fornece a estrutura e a forma das células. O citoesqueleto é responsável por muitas funções celulares importantes:

  • Permite que as células se movam
  • Partículas engolfadas
  • Proteja-se contra forças de tração
  • Vesículas de transporte através do citosol
  • Cromossomos separados durante a divisão celular
  • Permite que nossos músculos se contraiam

Claramente, as coisas não seriam as mesmas sem o citoesqueleto.

Nas células eucarióticas, o citoesqueleto é composto de três tipos principais de filamentos: filamentos de actina, filamentos intermediários e microtúbulos. Cada um desses filamentos é um polímero , o que significa que é feito de muitas subunidades únicas, como os blocos de construção de uma criança unidos para formar uma longa cadeia. As subunidades são chamadas de monômeros , e cada tipo de filamento do citoesqueleto é feito de um tipo diferente de monômero.

A estrutura polimérica dos filamentos do citoesqueleto significa que eles podem ser desmontados e reorganizados a qualquer momento. Isso significa que a célula pode responder aos sinais em seu ambiente e mudar rapidamente sua forma, movimento ou fixação de acordo. Você pode imaginar assim: se os prédios de uma cidade fossem feitos de monômeros facilmente reorganizados, seria fácil derrubá-los e fazer novos prédios em diferentes lugares. Normalmente não precisamos fazer isso, mas nossas células precisam!

Nesta lição, vamos nos concentrar em um tipo de filamento citoesquelético, os microtúbulos, e aprender sobre sua estrutura e funções dentro da célula.

Estrutura do microtúbulo

Os microtúbulos são os maiores filamentos do citoesqueleto nas células, com diâmetro de 25 nanômetros. Eles são feitos de subunidades chamadas tubulina. Cada subunidade de tubulina é composta de uma alfa e uma beta tubulina que estão ligadas uma à outra, então, tecnicamente, a tubulina é um heterodímero, não um monômero. Como você pode ver, ele realmente se parece com um tubo, daí o nome micro'túbulo. '

Em uma estrutura de microtúbulo, os monômeros de tubulina estão ligados em suas extremidades e ao longo de seus lados (lateralmente). Isso significa que os microtúbulos são bastante estáveis ​​ao longo de seu comprimento. Imagine que você tenha alguns blocos de construção de plástico que são todos idênticos e podem se prender uns aos outros nas extremidades e lateralmente. Se você os organizasse em uma estrutura de microtúbulos e depois quisesse desmontar a estrutura, pode imaginar que seria muito difícil desmontá-la em algum lugar no meio, porque como você tiraria o primeiro bloco? Se você quiser desmontá-lo, terá que começar pelas pontas. E, de fato, é assim que os microtúbulos são montados e desmontados, apenas a partir de suas extremidades.

Extremidades positivas e negativas

Uma vez que as subunidades de tubulina estão sempre ligadas na mesma direção, os microtúbulos têm duas extremidades distintas, chamadas de extremidades positivas (+) e negativas (-) . Na extremidade negativa, a tubulina alfa é exposta, e na extremidade positiva, a tubulina beta está exposta.

Os microtúbulos preferencialmente são montados e desmontados em suas extremidades positivas. Uma conseqüência importante desse fato é que as extremidades negativas dos microtúbulos podem ser agrupadas em um chamado centro organizador de microtúbulos, ou centrossoma . O centrossoma permanece estável enquanto as extremidades positivas dos microtúbulos crescem e encolhem.

Os microtúbulos são usados ​​em muitas funções celulares importantes.

Separação da irmã cromátides durante a divisão

Uma dessas funções é ajudar a separar as cromátides irmãs durante a divisão celular. Nesse processo, cada célula filha precisa obter um conjunto completo de cromossomos. A replicação e separação dos cromossomos é chamada de mitose.

Como funciona? Durante a mitose, existem dois centrossomas, um em cada extremidade da célula e cada um com uma série de microtúbulos que se estendem a partir dele. Os cromossomos replicados, chamados cromátides, são alinhados aos pares no centro da célula. Os microtúbulos se ligam aos centros de cada um e então, todos ao mesmo tempo, os microtúbulos começam a se desmontar e encolher.

As extremidades positivas são onde ocorre a desmontagem e as extremidades negativas permanecem estáveis ​​nos centrossomas. Assim, à medida que os microtúbulos encolhem, as cromátides são separadas nas direções dos dois centrossomas. Isso divide nitidamente os cromossomos replicados em um conjunto por célula filha. Perfeito!

Transporte intracelular

Os microtúbulos também são importantes no transporte intracelular. Em células que não estão se dividindo, os microtúbulos se projetam em forma de estrela a partir do centrossomo único da célula e formam estradas intracelulares para transportar vesículas e organelas. As células tiram proveito das duas extremidades diferentes dos microtúbulos para permitir o transporte "direcional", assim como as faixas norte e sul de uma rodovia.

Esse transporte direcional é realizado por duas proteínas motoras que se fixam na carga e então "caminham" ao longo dos microtúbulos. Kinesin caminha em direção à extremidade positiva de um microtúbulo e dineína caminha em direção à extremidade negativa.

O transporte vesicular direcional é importante na endocitose e exocitose, que ocorre quando as células absorvem ou expulsam as moléculas. Portanto, a dineína é importante na endocitose, ou movimento das vesículas em direção ao centro da célula (as extremidades negativas), e a cinesina é importante na exocitose, ou movimento das vesículas em direção ao exterior da célula (as extremidades positivas).

Isso é particularmente impressionante em neurônios ou células nervosas. Essas células estão situadas na medula espinhal e no cérebro, mas precisam se estender às partes periféricas do corpo para sentir os estímulos e mover nossos músculos. Assim, eles têm projeções longas e finas chamadas de 'axônios' que podem ter até um metro de comprimento em humanos. As vesículas e organelas devem ser transportadas do corpo celular até o final do axônio, e esse transporte ocorre ao longo dos microtúbulos.

Flagella e Cilia

Os microtúbulos também formam apêndices móveis importantes nas células, como flagelos e cílios. Flagelos são estruturas em forma de chicote que permitem que células isoladas, como espermatozoides e bactérias, nadem. Os cílios são como minúsculos fios de cabelo em células estacionárias. Eles batem constantemente para mover os líquidos pelas superfícies das células. Isso é importante em nosso trato respiratório, onde os cílios movem o muco até onde podemos tossir.

Resumo da lição

Em resumo, os microtúbulos são filamentos semelhantes a tubos constituídos por subunidades heterodiméricas de tubulina. Eles têm duas extremidades distintas, as extremidades positivas e negativas . As extremidades negativas estão ancoradas no centrossoma da célula. A extremidade positiva é onde o crescimento e a redução ocorrem preferencialmente à medida que as subunidades de tubulina se anexam e se destacam. As células fazem uso dessa propriedade na divisão celular, quando os microtúbulos encolhem, separando os cromossomos replicados que irão para as duas células filhas.

Os microtúbulos também formam vias intracelulares, ao longo das quais as vesículas podem ser transportadas direcionalmente por proteínas motoras dos microtúbulos. Finalmente, os microtúbulos formam apêndices móveis nas células, como flagelos e cílios, que ajudam as células a nadar e mover líquidos em sua superfície.

Resumo da lição

Os maiores filamentos do citoesqueleto nas células, os microtúbulos são um tipo de filamento do citoesqueleto. Os microtúbulos são usados ​​em muitas funções celulares importantes. Uma dessas funções é ajudar a separar as cromátides irmãs durante a divisão celular. Outra função é o transporte intracelular.

A estrutura do microtúbulo é de fato semelhante a um tubo.
microtúbulos

Resultados de Aprendizagem

O estudo do material acima pode prepará-lo para:

  • Observe as funções celulares do citoesqueleto, bem como o papel dos cílios e flagelos
  • Cite os três filamentos que compõem o citoesqueleto
  • Ilustrar a estrutura dos microtúbulos e compreender seu papel no transporte intracelular
  • Descreva as extremidades positivas e negativas dos microtúbulos
  • Descreva o processo de separação das cromátides irmãs durante a divisão celular
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