Todas las partes de nuestro organismo son esenciales para la existencia. En nuestro cuerpo contamos con millones de células y muchos órganos vitales. Algunos, aunque parecen ser insignificantes, aportan en gran manera al buen funcionamiento del cuerpo. Uno de estos elementos que contiene una importante función en el cuerpo es el Citoesqueleto.
Gracias al Citoesqueleto y su estructura práctica, las células pueden mantenerse en forma, y con un buen soporte. Por lo tanto, debido a este funcionamiento, se logra mantener una excelente marcha en el organismo. A lo largo de este artículo, estaremos analizando qué es el citoesqueleto, cuál es su función y cómo nos beneficia a cada uno de nosotros.
¿Qué es el Citoesqueleto?
Se trata de una configuración celular que se compone en su mayoría por hebras. Esta pequeña estructura se encarga de llevar un soporte interior a las células. También se caracteriza por organizar e intervenir ante las irregularidades que se presentan en el transporte y el tráfico de la división de las células.
Está ubicada de forma dispersa en el citoplasma; y es el encargado de mantener la construcción y forma celular; se trata de un soporte con el que cuentan las células. Básicamente, cuenta con 3 tipos de proteínas, las cuales suelen clasificarse de acuerdo con su tamaño; estas son: Los microfilamentos, los filamentos intermedios y los microtúbulos.
En las células Eucariotas, posee distintos filamentos, como los intermedios, filamentos de actina, septinas y microtúbulos. Por otra parte, en las células Procariotas se encuentran mayormente las proteínas estructurales FtsZ y MreB.
El interior de las células se trata de un ámbito donde ocurre un desplazamiento de materiales; y el citoesqueleto cuenta con un papel fundamental en la división celular y en la circulación intracelular.
Avances en el descubrimiento del Citoesqueleto
Entre 1950 y 1960, gracias al avance de la investigación microscópica electrónica, se logró sacar a flote tres distintos sistemas de filamentos que contiene el Citoplasma. A través de diversos estudios bioquímicos e inmunológicos, posteriormente se identificó el compuesto específico de las proteínas que componen los distintos sistemas de filamentos.
Sin embargo, el citoesqueleto fue descubierto como tal a principios de la década de 1980 por el doctor Keith Porter. Luego de su descubrimiento, el doctor Donald Ingber empezó a examinarlo. Este observó que, al mirarlo detenidamente desde una óptica mecánica, esta célula podía comportarse de la misma forma que algunas estructuras arquitectónicas. Estas estructuras son llamadas estructuras de tensegridad.
Mediante distintos descubrimientos, se supo que los 3 sistemas principales del citoesqueleto son los microfilamentos, los filamentos intermedios y los microtúbulos. Estas son conocidas como Proteínas Accesorias. Además de las distintas funciones que cumplen, también se encontraron diversas clasificaciones de estas proteínas; entre las cuales están:
- Las proteínas reguladoras: Se encargan de regular el proceso de estiramiento y reducción de los principales filamentos que se encuentran presentes.
- Proteínas ligadoras: Estas son las proteínas especializadas en unir los filamentos unos con otros a través de diferentes estructuras celulares.
- Las proteínas motoras: Ayudan en la movilidad, y los cambios en la forma de las células. Por otra parte, también se encargan de transportar de un lugar del citoplasma a otro, las macromoléculas y los organoides.
A través de los años, el estudio y la investigación relacionados al Citoesqueleto ha ido aumentando considerablemente. Ha sido una gran razón de estudio en nuestros días. Y gracias al enfoque que se tiene hoy día, se ha expuesto la idea de un modelo de evolución rápida. Este modelo es llamado El Modelo de Complejidad Temprana.
A través de este modelo, se establece la idea de que, con distintos procedimientos de transformación de las moléculas antiguas del citoesqueleto, se multiplicó el sistema complejo del último antepasado común de las eucariotas. Posteriormente, gracias a este aumento, se produjo un incremento de todas las proteínas que se encuentran en las fibras y aumentó la cantidad de proteínas motoras.
Hoy día, incluso es posible observar y filmar la manera en la que el Citoesqueleto cumple sus funciones en las células. Esto es posible, gracias a la última tecnología microscópica disponible. De la misma forma, permiten una completa visualización con la finalidad de un mejor estudio.
Características y Funciones del Citoesqueleto
Características
Como ya se ha mencionado antes, esta estructura molecular es sumamente útil y práctica; ya que simboliza un armazón molecular. Los filamentos que lo componen se tratan de distintas unidades que se repiten a fin de formar cadenas y estructuras muy diferentes. Esto, dependiendo del procedimiento que estas unidades utilizan para combinarse.
A fin de ilustrarlo mejor, al tratar de comparar todo este sistema con alguna parte del esqueleto humano, podríamos decir que el citoesqueleto es semejante al sistema óseo. Además, también tiene cierta similitud al sistema muscular.
No obstante, debemos aclarar que no es completamente idéntico a un hueso. Esto, debido a que sus componentes tienen la característica de que se pueden ensamblar y también se pueden descomponer. Esto, le concede a la célula la habilidad de crear cambios y la capacidad de ser maleable.
Funciones
Entre las funciones que otorga el citoesqueleto se encuentran:
- La capacidad de dar forma: Esta habilidad permite que la función intuitiva del citoesqueleto le otorgue cierta estabilidad a cada célula. Cada vez que estos filamentos se unen en este sistema revuelto, el citoesqueleto le da la capacidad de resistir la alteración. Si no fuera por el citoesqueleto, las células no serían capaces de mantener una forma particular.
- Otorga movimiento a las células: La célula se trata de una matriz organizada con cada uno de sus componentes ordenados específicamente; esto, debido al citoesqueleto. Por otra parte, el movimiento que otorga el citoesqueleto se encuentra profundamente relacionado a las proteínas motoras. Al combinarse con el citoesqueleto, estas proteínas permiten un desplazamiento en el interior de la célula.
- Permite las uniones celulares: El proceso en el que una célula atrapa el medio exterior de una partícula se denomina Fagocitosis. Y en este proceso, también se ve involucrado el citoesqueleto; ya que es el medio que permite conectar una célula con determinado medio exterior. Este papel de conector lo logra efectuar tanto física como bioquímicamente; y gracias a esto, se inicia la formación tanto de los tejidos, como de las uniones celulares.
Estructura y Componentes
Anteriormente, hemos mencionado que El Citoesqueleto se divide en 2 tipos de células. Una de ellas son las Células Eucariotas, en las que se encuentran los filamentos de Actina, los Filamentos Intermedios y los Microtúbulos. Mientras que en las células Procariotas se caracteriza por concentrarse mayormente en las proteínas FtsZ y MreB.
Células Eucariotas
La composición principal del citoesqueleto en las células eucariotas son tres tipos de filamentos; los cuales son la Actina, los Filamentos Intermedios y los Microtúbulos. Hoy día, se ha debatido considerablemente sobre si se debe considerar la Septina un cuarto elemento o no. Cada una de sus partes se ve especificada a continuación:
Los Filamentos de Actina
Estos filamentos cuentan con un diámetro de entre 3 y 7 nanómetros (nm). Mayormente, son llamados microfilamentos. Los monómeros que se encuentran en los filamentos de actina son partículas que tienen la forma de un globo. A pesar de que su característica es de forma lineal, no tienen la forma de un barrote; sino que giran a través de su eje y aluden a una hélice.
Hay más de 150 proteínas existentes que son capaces de interaccionar con la actina. Cuenta con 2 extremos; uno ha sido nombrado más (+) y el otro ha sido denominado menos (-). Gracias a estos dos extremos, el filamento puede aumentar, o por el contrario, disminuir.
Cada uno de los filamentos de Actina cuenta con una función importante respecto al movimiento celular. Esta función consiste en que las distintas células se desplacen libremente en sus ambientes; sean tanto de organismos unicelulares como de organismos pluricelulares. La actina es muy conocida por su intervención en la contracción de los músculos.
Los Filamentos Intermedios
El tamaño de estos filamentos es de aproximadamente 12 nanómetros de diámetro. Por esta razón se les denomina como intermedios. Este nombre se les coloca ya que su proporción es intermedia respecto al tamaño de los otros 2 filamentos que componen el Citoesqueleto.
La estructura de los filamentos intermedios se constituye con una cabeza parecida a un globo; y con una cola que tiene una estructura parecida en el carbono terminal. Cada una de sus extremidades está conectada por una estructura en forma de línea conformada por las hélices alfa.
Cada vez que estas cuerdas con cabezas de globo se entrelazan con otros filamentos intermedios, crean una serie de elementos entretejidos más gruesos. Mayormente, estos filamentos se encuentran ubicados alrededor de todo el citoplasma celular.
Cada uno de los filamentos intermedios se extienden hasta la membrana, y casi siempre se mantienen unidos a esta. Esta clase de filamentos también se pueden encontrar en el núcleo; y de esta forma proceden a configurar una estructura conocida como Lámina Nuclear. En el grupo de los filamentos intermedios se divide una serie de sub filamentos intermedios, entre los cuales están:
- Los filamentos de queratina
- Los filamentos de vimentina
- Los neurofilamentos
- Las láminas nucleares
De esta manera, cada uno de los Filamentos intermedios, cumplen correctamente su función. La división de filamentos intermedios se caracteriza por ser sumamente fuertes y resistentes; e incluso le ganan en estabilidad a los microfilamentos y a la actina.
Gracias a este grupo, es posible resistir los cambios celulares que se producen. Casi siempre, suele estar en las células que pueden aguantar un continuo estrés mecánico. Por ejemplo, las células nerviosas o musculares. Estos filamentos no pueden armarse y deshacerse; ya que son estructuras totalmente firmes cuya función es servir de apoyo y cimiento para el soporte celular y la respuesta dinámica al estrés.
Los Microtúbulos
Esta clase de filamentos son elementos huecos, su tamaño puede encontrarse aproximadamente entre los 25 nanómetros de longitud. Se tratan del elemento más grande que se encuentra en el Citoesqueleto. Los microtúbulos constituyen el componente más fundamental para las células Eucariotas.
Los microtúbulos provienen de pequeñas estructuras denominadas centrosomas, desde ahí en adelante empiezan a extenderse hasta los bordes de la célula. Esto, a diferencia de los filamentos intermedios, los cuales tienden a expandirse por todo el ambiente celular.
Cada uno de los microtúbulos está constituido por proteínas llamadas tubulinas. Esta proteína se trata de un dímero conformado por 2 subunidades, las cuales son: La Alfa Tubulina y La Beta Tubulina. Ambas llegan a unirse mediante diversos enlaces no covalentes.
Otra de sus características es la capacidad de aumentar y descender, al igual que los filamentos de actina. Cada uno de los microtúbulos tiene una estructura diferente, también participan en el proceso de la división de las células y de esta forma, llegan a formar el Huso Mitótico. Gracias a este proceso, es posible que las células hijas puedan contar con un número exacto e igual de cromosomas.
Los microtúbulos se caracterizan por formar una especie de vía o carretera, por la cual se pueden trasladar las proteínas que tienen la función de transporte. Las proteínas que tienen esta característica se clasifican en Las Kinesinas y las Dineínas. Y gracias a los microtúbulos pueden desplazarse en largas distancias a través de la célula.
Células Procariotas
Hace muchos años atrás, se pensaba que el Citoesqueleto era una característica única que poseían las células Eucariotas. No obstante, gracias a los avances en la ciencia, se han encontrado equivalentes bacterianos muy similares a las principales proteínas del citoesqueleto de las células eucariotas.
Su relación con las células eucariotas es muy distante. Pero si se trata de las funciones que realizan, al igual que su similar estructura tridimensional y el mantenimiento que ejecutan en las células es completamente igual al de las células eucariotas. Estas son:
FtsZ
Consiste en ser una proto-tubulina, la cual se trata de la primera proteína del citoesqueleto procariota que se descubrió. De la misma forma que la tubulina que se haya en los microtúbulos, FtsZ se encarga de formar distintos filamentos con la presencia de Guanosín Trifosfato. Esto, con la excepción de que estos filamentos no se reúnen en microtúbulos.
Esta proteína es la primera que se encarga de desplazarse al sitio de la división celular. Además, es de vital importancia para ordenar las proteínas que recopilan la nueva pared celular en las células que se dividen.
MreB y ParM
Se trata del equivalente procariota similar a la actina. El cual es una proteína que se ve involucrada en el mantenimiento de las células. MreB se encarga de formar una red helicoidal en la parte inferior de la membrana celular y a su vez, guía a las proteínas que se ven envueltas en la biosíntesis de la pared celular.
De igual forma, existen algunos plásmidos, cuya función es codificar un sistema de distribución y fraccionamiento que envuelve una proteína muy parecida a la actina, esta es llamada ParM. Sin embargo, cada uno de los filamentos que tiene esta proteína pueden manifestar estabilidad dinámica. Además, pueden particionar los plásmidos del ADN en el proceso de la división celular en un sistema análogo.
Crescentina
Se ha descubierto una organismo bacteriano llamado Caulobacter Crescentus, la cual contiene en sus propiedades una proteína llamada Crescentina. Esta se encuentra muy estrechamente relacionada con los filamentos Intermedios de las células Eucariotas, y puede decirse que es su contraparte procariota. La Crescentina se caracteriza por participar en el mantenimiento de las formas celulares. Sin embargo, el mecanismo de su función aún sigue investigándose.
El Citoesqueleto, presente en la Migración Celular
El término Migración Celular es utilizado constantemente para referirse a los procesos o fenómenos que conllevan a que las células se desplacen, esto suele ocurrir, sobre todo, en distintos sustratos. La migración celular casi siempre es una respuesta a distintos tipos de impulso, tales como tener una necesidad de mantenerse alimentado mediante de las células, la regeneración de alguna herida u otro tipo de cambios morfológicos.
La presencia del Citoesqueleto es fundamental en caso de que ciertas células vayan a trasladarse de un sitio a otro. Es muy llamativo el hecho de que el tamaño y la forma de las células no se ve afectado ante la migración. En vez de eso, aunque estuvieron en una reorganización, una vez que vuelven a estar en reposo, estas células no pierden su capacidad de volver al estado en que se encontraban antes de la migración.
Cuando una célula se encuentra en movimiento, puede cambiar radicalmente su tamaño. De la misma forma, también puede entrar en interacción con otras células. A pesar de eso, no deja de contar con la energía que le brinda el citoesqueleto.
El citoesqueleto que se encuentra presente en la célula que está en reposo se mantiene activo, no se detiene. Esto, debido a que las funciones de tráfico en las células y el movimiento intracelular son permanentes.
Todo lo que hemos analizado hasta ahora, es una muestra clara de la necesidad y la curiosidad del ser humano por aprender y conocer sobre su cuerpo, y esto se ha incrementado a medida que la tecnología ha avanzado.
Hoy día, esto es posible, y una prueba de ello es el conocimiento que se tiene acerca de los millones de moléculas y células que hay en nuestro interior. Entre estos, se encuentra El Citoesqueleto, el cual hace un gran aporte al buen funcionamiento de nuestro organismo.