Biología (08) · Unidad 6 — Citoesqueleto, matriz y núcleo
Microfilamentos y filamentos intermedios
Los microfilamentos (unos 7 nm) son cadenas de actina que se arman y desarman muy rápido: con la miosina contraen el músculo y estrangulan la célula al dividirse, y empujan el borde de una célula que se arrastra. Los filamentos intermedios (unos 10 nm) son cuerdas resistentes, distintas según el tejido (queratina, vimentina, desmina, neurofilamentos, láminas), que aguantan la tensión.
La explicación
El problema: cambiar de forma y no romperse
Un glóbulo blanco se estira para perseguir a una bacteria y la envuelve; una célula de músculo se acorta de golpe; la piel se estira cuando la pellizcás y no se desgarra. Para cambiar de forma hace falta un esqueleto que se arme y se desarme rápido; para no romperse, uno que aguante tirones. Los dos filamentos de este tema hacen cada uno uno de esos trabajos (los microtúbulos están en el 6.1).
Microfilamentos: la actina
Los microfilamentos son los filamentos más finos del citoesqueleto, de unos 7 nm de diámetro. Su ladrillo es una proteína globular, la actina G (de «globular»), que trae ATP y se encadena con otras para formar la actina F (de «filamentosa»): dos hileras enroscadas una sobre otra, como dos collares de perlas trenzados.
Como los microtúbulos, tienen polaridad: un extremo más, que crece rápido, y uno menos. Son el componente más dinámico del citoesqueleto: pueden crecer por una punta mientras se desarman por la otra, y así el filamento «avanza» sin moverse (eso se llama recambio en cinta, o treadmilling). Se concentran sobre todo debajo de la membrana, en la corteza celular.
Actina y miosina: tirar
La miosina es una proteína motora que camina sobre la actina gastando ATP. Cuando muchas miosinas tironean de filamentos de actina que apuntan en direcciones opuestas, los filamentos se deslizan y el conjunto se acorta. Así se contrae el músculo, y así funciona el anillo contráctil que estrangula a una célula animal en dos al final de la división (citocinesis).
Contracción muscular (con miosina).
Anillo contráctil de la citocinesis (con miosina).
Eje de las microvellosidades del intestino, que aumentan la superficie de absorción.
Movimiento de una célula que se arrastra y ciclosis (la corriente del citoplasma en las células vegetales).
Cómo se arrastra una célula
Un fibroblasto que cierra una herida o un glóbulo blanco que sale de un vaso avanzan en tres pasos que se repiten:
2. Adhesión: el borde nuevo se engancha al sustrato con proteínas de membrana (integrinas).
3. Tracción: la miosina contrae la parte de atrás, que se suelta y avanza.
Filamentos intermedios: cuerdas
Los filamentos intermedios tienen unos 10 nm: de ahí el nombre, porque su grosor queda entre el de la actina y el de los microtúbulos. Están hechos de proteínas fibrosas, largas, que se enroscan entre sí como las fibras de una soga. A diferencia de los otros dos, no tienen polaridad, no hay motores que caminen sobre ellos y son mucho más estables. Su trabajo es mecánico: resistir la tensión.
Lo curioso es que cambian según el tejido:
Vimentina: en fibroblastos y otras células del tejido conectivo.
Desmina: en el músculo.
Neurofilamentos: en las neuronas, a lo largo del axón.
Láminas: dentro del núcleo, forman la lámina nuclear (tema 6.4). Son las únicas que no están en el citoplasma.
En la piel, los filamentos de queratina de una célula se anclan a los de la vecina a través de uniones llamadas desmosomas (tema 6.3): toda la capa queda cosida como una red, y por eso un tirón se reparte y no rompe células. Como cada tejido tiene su filamento intermedio, buscarlo con anticuerpos sirve para saber de qué tejido viene una célula.
Los tres, lado a lado
Filamentos intermedios: ~10 nm, varias proteínas fibrosas, sin polaridad ni motores, estables. Resistencia mecánica.
Microtúbulos: ~25 nm, tubulina, polares, dinámicos, motores quinesina y dineína. Rieles, huso, cilios.
1. ¿Algo se contrae, se estrangula o se arrastra? Actina (con miosina).
2. ¿Algo tiene que aguantar tirones sin romperse? Filamento intermedio.
3. ¿Algo viaja por rieles, se separan cromosomas o se mueve un cilio? Microtúbulos.
Para cada situación, decí qué filamento del citoesqueleto es el principal responsable y por qué: a) una célula animal se estrangula en dos al terminar la división; b) la piel aguanta un pellizco sin que sus células se rompan; c) un glóbulo blanco estira un borde para avanzar hacia una bacteria; d) el núcleo mantiene su forma por dentro de la envoltura.
El criterio: contracción y movimiento → actina; resistencia a la tensión → filamentos intermedios; rieles y huso → microtúbulos.
b) La piel que aguanta. Filamentos intermedios de queratina, anclados a los de las células vecinas por desmosomas. Reparten el tirón por toda la capa.
c) El borde que avanza. Actina que se polimeriza en el frente y empuja la membrana (protrusión). Después vienen la adhesión al sustrato y la tracción con miosina.
d) La forma del núcleo. Láminas, filamentos intermedios que forman una malla debajo de la membrana interna del núcleo.
Lo que se repite en los cuatro: la función decide el filamento. Lo dinámico y lo que se contrae es actina; lo que aguanta, intermedio.
Dónde se pierde el punto: en a), poniendo microtúbulos porque «es parte de la división»; y en d), olvidando que las láminas son filamentos intermedios.
Un patólogo recibe una muestra de un tumor de origen desconocido. Con anticuerpos fluorescentes encuentra que sus células están llenas de queratina y no tienen desmina ni neurofilamentos. ¿Qué puede concluir sobre el tejido de origen, y por qué este método funciona?
El principio: cada tejido fabrica su propio tipo de filamento intermedio, y en general las células lo siguen fabricando aunque cambien su comportamiento.
Sin desmina: no parece de origen muscular.
Sin neurofilamentos: no parece de origen neuronal.
Por qué funciona: los anticuerpos se pegan de forma muy específica a una proteína. Marcados con un colorante fluorescente, la hacen brillar en el microscopio. Es el mismo método que se usa para estudiar el citoesqueleto en general: un color para la actina, otro para la tubulina, otro para el filamento intermedio.
Una cautela: es una pista fuerte, no una prueba definitiva; se combina con lo que se ve al microscopio y otros marcadores.
Dónde se pierde el punto: en pensar que la actina o la tubulina servirían igual. Están en casi todas las células: lo que distingue tejidos es el filamento intermedio.
Dónde se cae la mayoría
- Creer que la miosina camina sobre los microtúbulos. Camina sobre la actina; sobre los microtúbulos caminan las quinesinas y las dineínas.
- Pensar que los filamentos intermedios son iguales en todas las células. Cambian según el tejido: queratina en la piel, desmina en el músculo, neurofilamentos en las neuronas.
- Atribuirles motores o polaridad a los filamentos intermedios. No tienen ninguna de las dos cosas: son cuerdas estables.
- Olvidar las láminas. Son filamentos intermedios, pero están adentro del núcleo, debajo de la envoltura.
- Ubicar el anillo de la citocinesis en los microtúbulos. Los microtúbulos arman el huso; el anillo que estrangula la célula es de actina y miosina.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar Microfilamentos y filamentos intermedios →Dónde entra este tema en el parcial
- Segundo parcial — El epitelio de la tráquea15 puntos · resuelto paso a paso
Los otros temas de la unidad 6
Citoesqueleto, matriz y núcleo