Cytoskeleton
O citoesqueleto é uma rede complexa de fibras que suporta o interior de uma célula. Ligado por conectores moleculares em sistemas que suportam membranas celulares, ele mantém estruturas internas, como o núcleo, no lugar e controla vários tipos de movimento celular.
Virtualmente todas as células eucarióticas, incluindo as células vegetais, possuem um citoesqueleto. Os sistemas citoesqueléticos estendem-se internamente desde a membrana que cobre a superfície da célula até a superfície do sistema de membrana que envolve o núcleo da célula. Há indicações de que um sistema de suporte citoesquelético reforça também o interior do núcleo.
As fibras do citoesqueleto também ancoram as células a estruturas externas através de ligações que se estendem através da membrana de superfície. O material do citoesqueleto, ao invés de ser fixo e imutável, varia em maquiagem e estrutura à medida que as células se desenvolvem, se movem, crescem e se dividem.
Elementos Estruturais
O citoesqueleto, dependendo do tipo de célula, é montado a partir de uma ou mais das três principais fibras estruturais: microtubos, microfilamentos e filamentos intermediários.
Microtubos são tubos ocos finos, não ramificados, com paredes construídas a partir de subunidades que consistem da tubulina proteica. Os microtubos têm cerca de 25 nanômetros de diâmetro, têm paredes de cerca de 4 a 5 nanômetros de espessura e variam em comprimento de poucos a muitos micrômetros.
Estes elementos estruturais, que podem estar dispostos individualmente ou em redes ou feixes paralelos, provavelmente fornecem resistência à tração e rigidez às regiões celulares que os contêm. Uma forma tubular combina leveza com resistência e elasticidade.
Microfilamentos, também chamados de filamentos de actina, são fibras lineares, não ramificadas, construídas a partir da actina proteica. Os microfilamentos são fibras sólidas que são muito menores que microtubos – cerca de 5 a 7 nanômetros de diâmetro, não muito mais espessas que a parede de um microtubo. Os microfilamentos ocorrem isoladamente, em redes e em feixes paralelos no citoesqueleto.
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Elementos Estruturais
A consistência do citoplasma (a matéria viva de uma célula, exclusiva do núcleo), que pode variar de altamente líquido a sólido e semelhante a gel, é regulada pelo grau em que os microfilamentos são reticulados em redes.
Microfilamentos também são dispostos em feixes paralelos que dão resistência à tração e elasticidade a regiões e extensões celulares. Muitos tipos de células contêm numerosas extensões tipo dedo que são reforçadas internamente por feixes paralelos internos de microfilamentos.
Bambos microtubos e microfilamentos formam a base para quase todos os movimentos celulares. Nesses sistemas móveis, os microtubos e microfilamentos são agidos por proteínas móveis que são capazes de converter energia química em energia mecânica do movimento.
As proteínas móveis fazem com que os microtubos ou microfilamentos deslizem com força, ou movem estruturas celulares e moléculas sobre as superfícies dos dois elementos.
Microtubos e microfilamentos ocorrem como suportes estruturais do citoesqueleto de todas as células vegetais, animais, fúngicas e protozoárias. O terceiro elemento estrutural, o filamento intermediário, é mais abundante em células animais do que em células vegetais.
Este tipo de fibra, chamado “intermediário” porque suas dimensões caem entre as de microtubos e microfilamentos, tem cerca de 10 nanômetros de diâmetro.
Elementos Estruturais
Microtubos e microfilamentos não semelhantes, cada um de estrutura altamente uniforme e feito de um único tipo de proteína, filamentos intermediários ocorrem em seis tipos diferentes, cada um feito de uma proteína ou grupo de proteínas diferente.
Embora as proteínas que compõem os vários filamentos intermediários sejam diferentes, elas estão relacionadas tanto em suas estruturas tridimensionais quanto em seqüências de aminoácidos.
Filamentos intermediários ocorrem em redes e feixes no citoplasma. Eles parecem ser muito mais flexíveis do que microtubos ou microfilamentos, por isso é considerado provável que formem elásticos que mantêm as estruturas celulares no lugar, muito parecidos com elásticos de borracha celular. Entretanto, os papéis reais desses elementos no citoesqueleto permanecem incertos nas células vegetais.
Reações de Montagem-Desmontagem
Bambos microtubos e microfilamentos podem ser facilmente convertidos entre formas montadas e desmontadas. Na conversão, as subunidades proteicas dos microtubos e microfilamentos são rapidamente trocadas entre o elemento totalmente montado e grandes pools de subunidades desmontadas em solução no citoplasma. As células podem controlar o equilíbrio entre montagem e desmontagem com alta precisão.
Como resultado, as subunidades proteicas podem ser recicladas, e estruturas citoesqueléticas contendo microtubos e microfilamentos podem ser montadas ou desmontadas conforme a célula muda sua função. Conforme a divisão celular ocorre, por exemplo, microtubos e microfilamentos formando estruturas citoesqueléticas típicas de células em crescimento são rapidamente desmontados e depois remontados em estruturas que tomam parte na divisão celular.
As reações de montagem-desmontagem dos microtubos e microfilamentos procedem tão prontamente que é relativamente fácil de transportar o conjunto em um tubo de ensaio. Microtubos e microfilamentos, de fato, foram das primeiras estruturas celulares a serem desmontados e colocados novamente juntos experimentalmente.
Cytoplasmic Streaming and Cell Division
Uma das atividades celulares com as quais os microfilamentos estão associados é o fluxo citoplasmático, orcyclosis. A função primária do fluxo citoplasmático, que ocorre dentro de todas as células vivas, é desconhecida.
No entanto, correntes móveis de citoplasma são pensadas para facilitar o transporte de nutrientes, enzimas e outras substâncias entre a célula e seu entorno, e dentro da própria célula.
Uma célula vegetal típica consiste de uma parede celular e seu conteúdo, chamada de protoplasma. O protoplasto consiste no citoplasma e um núcleo. Dentro do citoplasma estão as organelas, membranas e outras estruturas. Suspenso no líquido citoplasmático está um ou mais filamentos-vacuoles líquidos, e um vacúolo é delimitado por uma membrana chamada tonoplasma.
No fluxo citoplasmático, as organelas e outras substâncias viajam dentro de correntes em movimento entre os microfilamentos e o tonoplasma. As organelas no citoplasma em fluxo são pensadas para serem ligadas indiretamente aos microfilamentos, e esta ligação cria um movimento de tração ou reboque, responsável pelo movimento das partículas citoplasmáticas.
Os microfilamentos, em suas matrizes em constante mudança, também facilitam atividades específicas dentro da célula, incluindo a clivagem celular durante a mitose. Os microfilamentos intermediam o movimento do núcleo celular antes e depois da divisão celular.
Os microtúbulos, que são mais longos, movem os cromossomos divididos para as células recém-formadas na mitose, e desempenham um papel na formação da placa celular na divisão das células.
Na organização de outros componentes da célula, o citoesqueleto está assim intimamente envolvido nos processos de divisão, crescimento e diferenciação celular. O citoesqueleto mantém a forma geral da célula e é responsável pelo movimento de várias organelas dentro dela. Em organismos unicelulares, como a ameba, o citoesqueleto é responsável pela locomoção da própria célula.
