Microfilamentos, microtúbulos y cilios: estructura y función celular

Funciones de los Microfilamentos

Los filamentos de actina están formados por moléculas de una proteína globular denominada actina G que, en presencia de ATP, polimeriza formando un filamento doble helicoidal, también llamado actina filamentosa o actina F. Los filamentos de actina son estructuras dinámicas.

Funciones:

• Intervienen en la contracción muscular: en las células musculares, los filamentos de actina se asocian con los de miosina. El movimiento se produce por el deslizamiento de los filamentos de actina sobre los de miosina, impulsado por la hidrólisis de ATP.
• Intervienen en el movimiento ameboide y en la fagocitosis mediante la formación de seudópodos. Los seudópodos son prolongaciones dinámicas que contienen actina. En el interior de los seudópodos, los filamentos de actina se disponen de forma ordenada, con sus extremos en crecimiento hacia el exterior. Se cree que la polimerización de los filamentos de actina, justo por debajo de la membrana plasmática, interviene en la extensión del seudópodo y, por tanto, colabora en el desplazamiento de la célula.
• Contribuyen a reforzar la membrana plasmática: poseen una densa red de filamentos de actina justo por debajo de la membrana plasmática. Esta red le permite cambiar de forma y moverse.
• Mantiene la estructura de las microvellosidades: en el interior de las microvellosidades de las células, hay un haz de filamentos paralelos de actina que mantiene su estructura rígida.
• Producen corrientes citoplasmáticas o de ciclosis: en las células vegetales, hacen girar el citoplasma alrededor de su vacuola central.
• Forman el anillo contráctil: durante la división celular, justo por debajo de la membrana plasmática, un haz de filamentos de actina y miosina forma el anillo contráctil.

Funciones de los Microtúbulos

Los microtúbulos son los principales componentes del citoesqueleto. Pueden encontrarse por todo el citoplasma y forman estructuras estables: cilios, flagelos y centriolos. Son estructuras dinámicas que pueden formarse y destruirse según las necesidades de la célula.

Funciones:

• Son los principales elementos estructurales y generadores del movimiento de los cilios y flagelos.
• Dirigen el transporte de orgánulos en el citoplasma, ya que actúan como vías a lo largo de las cuales las proteínas motoras pueden desplazar vesículas y otros orgánulos.
• Constituyen el huso mitótico: al comienzo de la mitosis, los microtúbulos plasmáticos forman el huso mitótico, el cual organiza el movimiento de los cromosomas.
• Determinan la forma y polaridad de la célula: en las células alargadas, los microtúbulos están alineados; en la mayoría de los casos, su presencia es esencial para el mantenimiento de dicha forma.
• Transporte en el retículo endoplasmático y el complejo de Golgi a los lugares adecuados.
• Intervienen en la organización de todos los filamentos del citoesqueleto.
• Los microtúbulos forman los centriolos en las eucariotas animales.

Proteínas Motoras

Los filamentos delgados están formados por actina y otras dos proteínas: la troponina y la tropomiosina. Los filamentos gruesos están formados por varios centenares de moléculas de miosina, una proteína motora. Cada molécula de miosina es un dímero formado por dos moléculas idénticas, y tienen dos cabezas globulares y una cola en espiral. Las cabezas globulares tienen actividad ATPasa.

La contracción se produce por el acortamiento de todos los sarcómeros, que se debe al deslizamiento de los filamentos de actina sobre los filamentos de miosina. El deslizamiento se genera cuando las cabezas de miosina, que se proyectan hacia fuera del filamento grueso, interactúan con los filamentos de actina próximos en ciclos repetitivos de unión y separación. Una cabeza de miosina se une a una molécula de ATP y la hidroliza. Este desplazamiento se repite con cada ciclo de hidrólisis de ATP, y los filamentos de actina y de miosina se deslizan uno sobre otro sin acortarse. La contracción muscular produce un aumento repentino de Ca²⁺ en el citosol.

Cilios y Flagelos

Semejanzas: Misma estructura. Permiten el desplazamiento de una célula aislada.

Diferencias: Presentan diferente tipo de movimiento. Los cilios son cortos y los flagelos son largos.

En general, los vegetales no tienen flagelos, pero en vegetales inferiores, los gametos masculinos sí que presentan flagelos.

Partes de un cilio o flagelo:

• Eje o axonema: esta estructura se denomina 9+2. Los microtúbulos centrales son completos y están rodeados por una delgada vaina.
• Zona de transición: corresponde a la base del cilio o flagelo. El par de microtúbulos centrales se interrumpe y en su lugar aparece la placa basal.
• Corpúsculo basal: se sitúa por debajo de la membrana plasmática y presenta la misma estructura que los centriolos (estructura 9+0).