O documento descreve os principais componentes do citoesqueleto - microtúbulos, microfilamentos e filamentos intermediários - incluindo sua estrutura, função e dinâmica. Explica como motores moleculares usam a energia da hidrólise de nucleotídeos para mover organelos ao longo dos microtúbulos e microfilamentos. Também detalha as proteínas que constituem cada tipo de filamento e suas características estruturais.

1. Aula º 5
Prof. Amilcar Sousa
Biologia Celular

2. Citoesqueleto
 A descrição da composição, organização e
significado funcional do citoesqueleto é
essencial para a célula.
 O citoesqueleto é constituído por: os
microtúbulos, os microfilamentos e os
filamentos intermédios.
 Em meados do século passado quando os
investigadores começaram a explorar com o
microscópio, as potencialidades das técnicas
da fixação e coloração foi possível estudar a
matéria viva ou protoplasma.
 Depois desta observação duas teorias foram

3. Citoesqueleto
 Em qualquer uma delas esta implícita a
existência de uma armação estrutural
denominada citoesqueleto.
 Na primeira teoria o protoplasma esta
formado por numerosos fibrilas entrecruzadas
, no seio de uma substancia homogénea
 A segunda teoria a reticular os filamentos
constituem uma rede de elementos
anastomosados.
 Segundo alguns defensores desta teoria
admitem que o protoplasma é constituído por
um reticulo em cujas a malhas se encontra

4. Citoesqueleto
 As funções atribuídas ao citoplasma
dependem não só das características dos
seus elementos constituintes mas também
das propriedades de um grande numero de
proteínas associadas.
 Estudos in vitro do citoesqueleto e seus
componentes permitiu grandes avanços na
caracterização da sua dinâmica de
polimerização e despolimerização.
 Os constituintes do citoesqueleto podem
funcionar de modo integrado, embora
apresentem padrões de organização,
dinâmica e funções especificas.

5. Microtúbulos
 São estruturas tubulares de cerca de 25nm
de diâmetro.
 Observando um corte transversal observa-se
o perfil circular aonde reconhece-se a zona
central pouco densa com 15nm de diâmetro,
limitada por uma parede com 5nm de
espessura.
 Em corte longitudinal isolados em feixe nota-
se as trajectórias rectilíneas ou ligeiramente
curvas e têm aparência rígida.
 Seu comprimento varia e pode atingir vários
µm.
 Estão constituídas pela polimerização de um

6. Microtúbulos
 Estão envolvidos no tráfego
intracitoplasmatico de vesículas e organelos
durante a interfase.
 Porem participam na construção do fuso
mitótico e no movimento dos cromossomas
como na criação e manutenção de domínios
citoplasmáticos.
 As tubulinas α e β são proteínas globulares, que nos
vertebrados são genes codificados muito conservadores
durante a evolução.
 O padrão de distribuição dos microtubulos
ao longo do ciclo celular entre uma rede
durante a interfase e uma distribuição restrita

7. Microtúbulos
 Os microtubulos tendem a polimerizar ou
despolimerizar de modo imprevisível, sendo
uma característica conhecida como
instabilidade dinâmica, que é muito mais
intensa durante a fase M do ciclo celular.
 Os microtubulos irradiam e crescem a partir
de focos de material denso situados nas
imediações dos centríolos.
 Uma nova tubulina foi detectada e denomina-
se tubulina γ sendo responsável pela função
dos focos de polimerização.
 A dinamica de polimerização microtubular
depende da concentração de tubulina como
das condições do meio.

8. Microtúbulos
 Estudos realizados a tubulina purificada levou
a identificação de um conjunto de proteínas
que co-polimerizam com a tubulina.
 Estas proteínas associadas aos microtubulos
são denominadas motores moleculares.
 São enzimas que associam a energia
libertada pela hidrolise de nucleotidos, a
produção de movimento vectorial ao longo da
rede celular de microtúbulos.
 Esses motores possuem duas grandes
famílias de motores associados aos
microtubulos: as dineínas ( -) e as cinesinas
( +).

9. Microfilamentos
 Os microfilamentos ou filamentos de actina
são estruturas filamentosas constituídas pela
polimerização de monómeros de actina G.
 São estruturas filamentosas de cerca de 5-
7nm de diâmetro, aonde se observam no
citoplasma sob forma de feixes de filamentos
paralelos ou anastomosados.
 A actina G é uma proteína muito abundante
na células eucariotas , originando filamentos
de actina F.
 Os monómeros são constituídos por uma
cadeia polipéptica de 374 aminoácidos.

10. Microfilamentos
 Estudos realizados a aminoácidos de actinas de
varias origens, identificaram 6 actinas, sendo 4
actinas A, dos tecidos musculares e as actinas B
e G que são provenientes de células não
musculares.
 Por sua vez a actina G e F encontram-se ma
célula em equilíbrio dinâmico, constituindo as
moléculas de actina G um conjunto
citoplásmatico que participa na formação de
novos filamentos e na renovação dos existentes.
 A organização dos microfilamentos é muito
variável e complexa em especial nas células não
musculares.
 Os microfilamentos das células não musculares
são homólogos dos filamentos de actina das

11. Microfilamentos
 Esta observação foi obtida por duas vias:
 1- Marcação especifica dos microfilamentos com
meromiosina pesada.
 2- Visualização por imunocitoquímica, utilizando
anticorpos antiactina.
 Os filamentos de actina, tal como os microtúbulos
são estruturas polarizadas.
 Os microfilamentos podem interagir com um
grande numero de outras estruturas e adquirir
diferentes propriedades.
 Múltiplas funções celulares dos microfilamentos
resultam em maior numero da possibilidade de
interacção das formas G e F da actina com um
elevado numero de outras proteínas.

12. Microfilamentos
 Geralmente as características da
polimerização da actina e suas proteínas de
ligação asseguram que o sistema de
microfilamentos seja altamente dinâmico.
 As proteínas apresentam uma enorme
diversidade e podem interferir na dinamica
da polimerização.
 Estas proteínas podem também medir a
interacção dos microfilamentos com outras
estruturas celulares, ex: membrana ou
funciona como motores.
 Os microfilamentos estão envolvidos também
na localização e movimentação
intracitoplasmática de organelos ou vesículas.

13. Microfilamentos
 Por sua vez eles (microfilamentos)
encontram-se em todo o citoplasma, embora
se alojem preferencialmente na região cortical
das células, sendo a área adjacente a
membrana plasmática.
 As proteínas que participam na regularização
da dinamica actuam por vários mecanismos:
 1- Por sequestração dos monómeros de
actina G.
 2- Por ligação a uma das extremidades dos
filamentos de actina F impedindo o seu
crescimento
 3- Por associação lateral a segmentos dos

14. Microfilamentos
 Os microfilamentos ligam-se também a dois
tipos de moléculas de adesão
transmembranas: a integrinas { subunidade
β1}, e a caderinas clássicas.
 Esta ligação física torna possível a
transmissão de forcas mecânicas entre o
citoesqueleto de actina e a matriz extra
celular.
 Os filamentos de actina também encontram-
se envolvidos na criação e manutenção de
domínios citoplasmaticos.
 São localizados e posteriormente segregarão
enzimas e mRNA΄s.

15. Filamentos Intermédios
 Os filamentos intermédios constituem uma classe
de filamentos mais recentes na escala
filogenética.
 Normalmente são específicos dos organismos
animais multicelulares.
 Possuem um diâmetro de 10nm, intermédio entre
o dos microtúbulos (25nm) e dos microfilamentos
(5-7nm).
 As proteínas do sistema de filamentos são
proteínas fibrosas, apresentam uma conformação
molecular comum, com cerca de 310 a 350
aminoácidos, e duas porções globulares em
ambas extremidades.

16. Filamentos intermédios
 Os domínios terminais são muito variáveis em
tamanho e nas sequencias de aminoácidos e
assim conferem-lhes as especificidades
próprias.
 Sua especificidade é muito útil na
caracterização por imunofluorescência de
tumores de origem desconhecida e de
diagnóstico histológico difícil.
 A organização dos filamentos intermédios
começa com a constituição de dímeros
agregados em complexos de 4 cadeias.
 Classificam-se tendo em conta os critérios da
estrutura molecular e da organização dos

17. Filamentos intermédios
 Actualmente existe 5 tipos diferentes de
proteínas constituintes de filamentos
intermédios:
 1- as citoquerinas acídicas pertencem ao
tipo I,
 2- as citoquerinas básicas-neutras ao tipo
II,
 3- a vimentina, a desmina, a proteína
acídica fibrilar glial e a periferina
constituem o tipo III,
 4- as três proteínas dos neurofilamentos, a
nestina e a α- internexina classificam-se no tipo
IV,

18. Filamentos intermédios
 As citoquerinas apresentam a maior
diversidade genética entre todas as proteínas
de filamentos intermédios.
 Apresentam uma constante troca de
moléculas entre a fracção solúvel e a
polimerizada.
 As funções dos filamentos intermédios
continuam por definir mais eles participam na
estabilidade mecânica das células e tecidos
no seu ambiente natural.
 Estão também envolvidos em associações de
proteínas e complexos nucleoproteicos.
 Funcionam como vínculo de ligação para

19. Filamentos intermédios
 Muito recentemente foi possível perceber o
papel de algumas das proteínas associadas a
sistema de filamentos intracelulares
denominadas IFAP΄s .
 Sendo que a lista das proteínas candidatas é
longa e tem tendência a crescer.
 A caracterização destas proteínas é uma das
vias para melhorar a compreensão das
funções dos filamentos intermédios e do
citoesqueleto.
 Para todos os sistemas do citoesqueleto
realça-se o papel das proteínas associadas
na função e na modulação da sua dinamica.

20. Revisão
 1- Como é possível fazer deslocar organelos ou
vesículas ao longo de microtúbulos e
microfilamentos?
 2- Quais os elementos do citoesqueleto com
polaridade?
 3- Em que consiste e qual sua importância?
 4- Quais as características estruturais das
proteínas constituintes dos filamentos
intermédios?