Microtúbulos: definición, funciones y estructura

¿Qué mantiene unida a una célula?

Así como nuestros esqueletos dan estructura y forma a nuestro cuerpo, el citoesqueleto da estructura y forma a las células. El citoesqueleto es responsable de muchas funciones celulares importantes:

• Permite que las células se muevan
• Engullir partículas
• Prepárense contra las fuerzas de tracción
• Transportar vesículas a través del citosol.
• Cromosomas separados durante la división celular
• Permite que nuestros músculos se contraigan

Claramente, las cosas no serían iguales sin el citoesqueleto.

En las células eucariotas, el citoesqueleto está formado por tres tipos principales de filamentos: filamentos de actina, filamentos intermedios y microtúbulos. Cada uno de estos filamentos es un polímero , lo que significa que está formado por muchas subunidades individuales, como los bloques de construcción de un niño que se juntan para formar una cadena larga. Las subunidades se denominan monómeros y cada tipo de filamento citoesquelético está formado por un tipo diferente de monómero.

La estructura polimérica de los filamentos citoesqueléticos significa que pueden desmontarse y reorganizarse en cualquier momento. Esto significa que la célula puede responder a las señales en su entorno y cambiar rápidamente su forma, movimiento o fijación en consecuencia. Puede imaginarlo así: si los edificios de una ciudad estuvieran hechos de monómeros fácilmente reorganizados, sería fácil derribarlos y construir nuevos edificios en diferentes lugares. Por lo general, no necesitamos hacer esto, ¡pero nuestras células sí!

En esta lección, nos centraremos en un tipo de filamento citoesquelético, los microtúbulos, y aprenderemos sobre su estructura y funciones dentro de la célula.

Estructura de microtúbulos

Los microtúbulos son los filamentos citoesqueléticos más grandes de las células, con un diámetro de 25 nanómetros. Están formados por subunidades llamadas tubulina. Cada subunidad de tubulina está formada por una tubulina alfa y una beta que están unidas entre sí, por lo que técnicamente la tubulina es un heterodímero, no un monómero. Como puede ver, realmente parece un tubo, de ahí el nombre micro’tubulo ‘.

En una estructura de microtúbulos, los monómeros de tubulina están unidos tanto en sus extremos como a lo largo de sus lados (lateralmente). Esto significa que los microtúbulos son bastante estables en toda su longitud. Imagine que tiene algunos bloques de construcción de plástico que son todos idénticos y se pueden unir entre sí tanto en sus extremos como lateralmente. Si los dispusiera en una estructura de microtúbulos y luego quisiera desarmar la estructura, puede imaginar que sería muy difícil desarmarla en algún lugar en el medio, porque ¿cómo sacaría el primer bloque? Si quisieras desarmarlo, tendrías que empezar por los extremos. Y de hecho, así es como se montan y desmontan los microtúbulos, solo desde sus extremos.

Extremos positivos y negativos

Dado que las subunidades de tubulina siempre están unidas en la misma dirección, los microtúbulos tienen dos extremos distintos, llamados extremos más (+) y menos (-) . En el extremo negativo, se expone la alfa tubulina y en el extremo positivo, se expone la beta tubulina.

Los microtúbulos se ensamblan y desmontan preferentemente en sus extremos positivos. Una consecuencia importante de este hecho es que los extremos negativos de los microtúbulos pueden agruparse en un llamado centro organizador de microtúbulos, o centrosoma . El centrosoma se mantiene estable a medida que los extremos positivos de los microtúbulos crecen y se encogen.

Los microtúbulos se utilizan en muchas funciones celulares importantes.

Separación de cromátidas hermanas durante la división

Una de esas funciones es ayudar a separar las cromátidas hermanas durante la división celular. En este proceso, cada célula hija necesita obtener un juego completo de cromosomas. La replicación y separación de los cromosomas se llama mitosis.

¿Como funciona? Durante la mitosis, hay dos centrosomas, uno en cada extremo de la célula, y cada uno con una serie de microtúbulos que se extienden desde él. Los cromosomas replicados, llamados cromátidas, están alineados en pares en el centro de la célula. Los microtúbulos se unen a los centros de cada uno y luego, todos al mismo tiempo, los microtúbulos comienzan a desmontarse y encogerse.

Los extremos positivos son donde se produce el desmontaje y los extremos negativos permanecen estables en los centrosomas. Por lo tanto, a medida que los microtúbulos se encogen, las cromátidas se separan en la dirección de los dos centrosomas. Esto divide claramente los cromosomas replicados en un conjunto por célula hija. ¡Perfecto!

Transporte intracelular

Los microtúbulos también son importantes en el transporte intracelular. En las células que no se están dividiendo, los microtúbulos se extienden en forma de estrella desde el centrosoma único de la célula y forman carreteras intracelulares para transportar vesículas y orgánulos. Las células aprovechan los dos extremos diferentes de los microtúbulos para permitir el transporte «direccional», al igual que los carriles en dirección norte y sur de una autopista.

Este transporte direccional se logra mediante dos proteínas motoras que se adhieren a la carga y luego «caminan» a lo largo de los microtúbulos. La kinesina camina hacia el extremo positivo de un microtúbulo y la dineína camina hacia el extremo negativo.

El transporte vesicular direccional es importante en la endocitosis y exocitosis, que es cuando las células absorben o expulsan moléculas. Entonces, la dineína es importante en la endocitosis, o el movimiento de vesículas hacia el centro de la célula (los extremos menos), y la cinesina es importante en la exocitosis o el movimiento de las vesículas hacia el exterior de la célula (los extremos más).

Esto es particularmente impresionante en las neuronas o células nerviosas. Estas células están situadas en la médula espinal y el cerebro, pero necesitan extenderse a las partes periféricas del cuerpo para detectar los estímulos y mover nuestros músculos. Por lo tanto, tienen proyecciones largas y delgadas llamadas ‘axones’ que pueden tener hasta un metro de longitud en los humanos. Las vesículas y los orgánulos deben transportarse desde el cuerpo celular hasta el final del axón, y este transporte se produce a lo largo de los microtúbulos.

Flagelos y cilios

Los microtúbulos también forman importantes apéndices móviles en las células, como flagelos y cilios. Los flagelos son estructuras en forma de látigo que permiten que las células individuales, como los espermatozoides y las bacterias, naden. Los cilios son como pequeños pelos en movimiento en células estacionarias. Batían constantemente para mover líquidos a través de las superficies de las células. Esto es importante en nuestro tracto respiratorio, donde los cilios mueven el moco hasta donde podemos toserlo.

Resumen de la lección

En resumen, los microtúbulos son filamentos en forma de tubo formados por subunidades de heterodímero de tubulina. Tienen dos extremos distintos, los extremos positivo y negativo . Los extremos negativos están anclados en el centrosoma de la célula. El extremo positivo es donde el crecimiento y la contracción ocurren preferentemente cuando las subunidades de tubulina se adhieren y se desprenden. Las células hacen uso de esta propiedad en la división celular, cuando los microtúbulos se encogen, separando los cromosomas replicados que entrarán en las dos células hijas.

Los microtúbulos también forman carreteras intracelulares, a lo largo de las cuales las vesículas pueden ser transportadas direccionalmente por las proteínas motoras de los microtúbulos. Finalmente, los microtúbulos forman apéndices móviles en las células, como los flagelos y los cilios, que ayudan a las células a nadar y a mover líquidos a través de sus superficies.

Lección de un vistazo

Los microtúbulos, los filamentos citoesqueléticos más grandes de las células, son un tipo de filamento citoesquelético. Los microtúbulos se utilizan en muchas funciones celulares importantes. Una de esas funciones es ayudar a separar las cromátidas hermanas durante la división celular. Otra función es el transporte intracelular.

De hecho, la estructura del microtúbulo es similar a un tubo.

Los resultados del aprendizaje

Estudiar el material anterior puede prepararte para:

• Tenga en cuenta las funciones celulares del citoesqueleto, así como el papel de los cilios y los flagelos.
• Nombra los tres filamentos que forman el citoesqueleto.
• Ilustrar la estructura de los microtúbulos y comprender su papel en el transporte intracelular.
• Describe los extremos positivo y negativo de los microtúbulos.
• Resume el proceso de separación de las cromátidas hermanas durante la división celular.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador