Citoesqueleto para niños
El citoesqueleto es como el esqueleto de nuestras células, pero mucho más pequeño y flexible. Es una red de proteínas que le da forma a la célula, ayuda a organizar lo que hay dentro de ella y participa en el movimiento, el transporte de cosas y la división celular.
Está formado por tres tipos principales de proteínas: los microtúbulos, los microfilamentos y los filamentos intermedios. En las células eucariotas (como las nuestras), también incluye las septinas. En las células procariotas (como las bacterias), tiene proteínas similares llamadas FtsZ y MreB.
El citoesqueleto es una estructura que cambia constantemente. Ayuda a la célula a mantener su forma, a moverse (usando estructuras como los cilios y los flagelos), a transportar cosas dentro de ella (como pequeñas bolsas llamadas vesículas y los orgánulos) y es fundamental para que la célula se divida en dos.
El biólogo Keith Porter descubrió el citoesqueleto a principios de los años 80. Más tarde, el Dr. Donald Ingber propuso que las células se comportan de forma parecida a unas estructuras arquitectónicas llamadas estructuras de tensegridad, que son muy estables gracias a un equilibrio entre tensión y compresión.
La forma en que el citoesqueleto ha evolucionado es un tema de estudio. Se cree que las moléculas que lo forman (como la proto-actina y la proto-tubulina) se hicieron más complejas y especializadas en el último ancestro común de las células eucariotas.
Contenido
¿Cómo se mueven las células?
Todas las células tienen algún tipo de movimiento. Por ejemplo, el citoplasma (el líquido dentro de la célula) puede moverse, los orgánulos cambian de lugar, los cromosomas se mueven durante la división y la célula puede cambiar su forma.
Hay dos formas principales en que las células se mueven:
- Por la acción de proteínas que se contraen, como la actina y la miosina.
- Por estructuras motoras permanentes hechas de microtúbulos, como los cilios y los flagelos.
La actina ayuda a mantener el orden dentro de la célula, a que la célula se mueva y a que las cosas se muevan dentro de ella. A veces, el movimiento se produce por la interacción entre la actina y la miosina, como en los músculos de los animales.
Los cilios y flagelos son estructuras largas y delgadas que salen de la superficie de las células eucariotas. Los cilios son cortos y numerosos, mientras que los flagelos son largos y menos abundantes. Ayudan a la célula a desplazarse o a mover líquidos a su alrededor.
El citoesqueleto en células eucariotas
Las células eucariotas tienen tres tipos principales de filamentos que forman su citoesqueleto: microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos. Las septinas se consideran un cuarto componente.
Microfilamentos: Actina y Miosina
Los microfilamentos son los más delgados, miden entre 3 y 7 nanómetros de diámetro. Están hechos de dos cadenas de una proteína llamada actina que se enrollan como una hélice. Se encuentran principalmente justo debajo de la membrana plasmática y ayudan a la célula a mantener su forma.
Otras funciones importantes de los microfilamentos son:
- Formar extensiones de la célula, como los pseudópodos (que usan las amebas para moverse) y las microvellosidades.
- Participar en las uniones entre células.
- Ayudar a la célula a moverse.
- En las células musculares, junto con la miosina, permiten la contracción de los músculos.
- Durante la división de las células animales, forman un anillo que las divide en dos.
Filamentos intermedios: Soporte y Estructura
Estos filamentos son más gruesos, de unos 12 nanómetros de diámetro. Están hechos de proteínas fibrosas y son los componentes más estables del citoesqueleto. Su función principal es dar soporte a los orgánulos y organizar la estructura interna de la célula. Por ejemplo, forman parte de la envoltura que rodea el núcleo de la célula. También participan en algunas uniones entre células.
Microtúbulos: Caminos y Movimiento
Los microtúbulos son estructuras con forma de tubo, de unos 25 nanómetros de diámetro. Se forman en unos centros especiales de la célula y se extienden por todo el citoplasma. Pueden crecer o encogerse según lo que la célula necesite.
Están hechos de dos proteínas llamadas tubulinas (alfa y beta). Cada microtúbulo se compone de 13 "protofilamentos" formados por estas tubulinas.
Los microtúbulos participan en muchos procesos celulares, como:
- El movimiento de vesículas (pequeñas bolsas) y orgánulos dentro de la célula.
- El transporte de sustancias.
- La división celular (mitosis y meiosis), formando una estructura llamada huso acromático que ayuda a separar los cromosomas.
- Forman la estructura interna de los cilios y flagelos.
Aunque son flexibles, los microtúbulos son más resistentes que la actina.
El citoesqueleto en células procariotas
Antes se pensaba que el citoesqueleto solo existía en las células eucariotas, pero ahora sabemos que las bacterias también tienen proteínas similares a las del citoesqueleto eucariota. Aunque estas proteínas son muy diferentes en su secuencia, su forma y sus funciones son parecidas, lo que sugiere que tienen un origen común.
FtsZ: La Proto-Tubulina
FtsZ fue la primera proteína del citoesqueleto procariota que se descubrió. Al igual que la tubulina, FtsZ forma filamentos. Durante la división celular de las bacterias, FtsZ es la primera proteína en ir al lugar donde la célula se va a dividir y es esencial para organizar la formación de la nueva pared celular.
MreB y ParM: Las Proto-Actinas
Las proteínas procariotas parecidas a la actina, como MreB, ayudan a las bacterias a mantener su forma. Forman una red en espiral debajo de la membrana celular que guía a las proteínas que construyen la pared celular. Todas las bacterias que no son esféricas tienen genes para este tipo de proteínas.
Algunos plásmidos (pequeños trozos de ADN extra en las bacterias) tienen un sistema que usa una proteína similar a la actina llamada ParM. Los filamentos de ParM ayudan a que estos plásmidos se separen correctamente durante la división celular, de forma parecida a cómo los microtúbulos actúan en la mitosis de las células eucariotas.
Crescentina: El Filamento Intermedio Bacteriano
La bacteria Caulobacter crescentus tiene una tercera proteína, la crescentina, que se parece a los filamentos intermedios de las células eucariotas. La crescentina también ayuda a mantener la forma de la célula, aunque no se sabe exactamente cómo lo hace.
Citoesqueleto, Tensegridad y Mecanotransducción
El citoesqueleto es dinámico, pero aun así mantiene la forma y función de la célula. La célula se comporta como una estructura de "tensegridad", un concepto arquitectónico donde un equilibrio entre tensión y compresión le da estabilidad. El Dr. Donald Ingber aplicó esta idea a las células, explicando cómo las fuerzas mecánicas influyen en su forma y función.
Las propiedades mecánicas de la matriz extracelular (el entorno fuera de la célula) también influyen en el comportamiento de las células, como su diferenciación (cuando se especializan), su proliferación (cuando se multiplican) y su movimiento.
La mecanotransducción es el proceso por el cual las fuerzas físicas que actúan sobre las células se transforman en señales químicas. Esto es muy importante para el desarrollo, el funcionamiento normal y las enfermedades. El citoesqueleto es clave en este proceso, ya que las células son materiales deformables cuya forma y tamaño dependen de él.
Citoesqueleto y la Migración Celular
La migración celular es el movimiento de las células de un lugar a otro. Esto puede ocurrir en diferentes situaciones, como cuando las amebas se mueven en el suelo, o dentro de nuestro cuerpo, por ejemplo, para curar heridas o durante la inflamación.
Las células pueden migrar de diferentes maneras, dependiendo del estímulo:
- La quimiotaxis es cuando las células se mueven hacia sustancias químicas que las atraen.
- La quimioquinesis es un movimiento más aleatorio.
- La haptotaxis es cuando se mueven en respuesta a una sustancia unida a una superficie.
- La durotaxis es la tendencia de las células a moverse hacia superficies más rígidas.
La capacidad del citoesqueleto para cambiar y reorganizarse es fundamental para que las células puedan moverse. Las células pueden cambiar radicalmente su forma y tamaño mientras se desplazan, pero siempre mantienen una dinámica interna gracias al citoesqueleto.
Un ejemplo de migración celular es el movimiento de los neutrófilos (un tipo de glóbulo blanco) hacia una zona dañada para ayudar a repararla. Se ha observado cómo estas células cambian su forma y tamaño para dirigirse al lugar de la lesión.
Gracias a la tecnología de microscopía actual, es posible observar cómo el citoesqueleto se reestructura durante la migración celular. Esto ayuda a los científicos a entender mejor cómo se mueven las células y cómo interactúan con su entorno.
Galería de imágenes
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Microtúbulos.
Véase también
En inglés: Cytoskeleton Facts for Kids
