15 - Citoesqueleto

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Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Conjunto de fibras de natureza protéica, existente no citoplasma, 
responsável pela adesão, motilidade celular, forma da célula, tráfego 
de vesículas... 
Constituição 
✓microfilamentos de actina 
✓Microtúbulos 
✓ filamentos intermédios 
Complexa rede de filamentos protéicos com estrutura dinâmica 
capaz de reorganizar-se continuamente
Ultraestrutura e função do citoesqueleto Ultraestrutura e função do citoesqueleto
• Ptns reguladoras: controlam os processos de alongamento e redução dos 
filamentos principais. 
• Ptns de associação: conectam os filamentos entre si ou a outros 
componentes celulares. 
• Ptns motoras: transportam macromoléculas e organelas de um ponto a outro 
do citoplasma.
Microfilamento de actina
α-actina – diferentes tipos de células musculares 
β e γ-actina – células não musculares
Polimerização de filamentos de actina
Requer ATP, K+ e Mg2+ 
Inibição da polimerização 
Hidrólise de ATP
Ultraestrutura e função do citoesqueleto Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Proteínas associadas participam na regulação da dinâmica de 
polimerização dos microfilamentos atuando por vários mecanismos: 
i) Por sequestro dos monómeros de actina G, limitando a sua 
polimerização (ex. profilina); 
ii) Por ligação a uma das extremidades dos filamentos de actina F, 
impedindo o seu crescimento ou dissociação (ex. capping proteins, 
gelsolina, vilina, α-actinina); 
iii) Por associação lateral a segmentos dos filamentos, impedindo a 
sua fragmentação (ex. tropomiosinas).
Ultraestrutura e função do citoesqueleto Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Filamento de actina
1. Morfologia Celular
2. Motilidade celular
4. Contração muscular
5. Separação citoplasmática 
durante divisão celular
3. Transporte de vesículas
Participação em diferentes processos 
celulares
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
As proteínas de ligação à actina apresentam enorme diversidade, 
podendo: 
i) Interferir com a dinâmica de polimerização e despolimerização; 
ii) Promover ligações entre diferentes microfilamentos influenciando 
a sua estabilidade estrutural (fimbrina, fodrina e filamina); 
iii) Mediar a interacção dos microfilamentos com membranas 
celulares - integrinas e caderinas (Calcium dependent adhesion 
molecules); 
iv) Funcionar como motores, família das miosinas.
Proteínas associadas a actina
CDH1 - E-cadherin (epithelial) CDH2 - N-cadherin (neural) 
CDH12 - cadherin 12, type 2 (N-cadherin 2) CDH3 - P-cadherin (placental) 
CDH4 - R-cadherin (retinal) 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Proteínas associadas a actina
Miosina I Miosina II
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
As miosinas, que não a do tipo II, atuam como motores moleculares, 
sobre os filamentos de actina ou sobre os microtúbulos, às custas de 
energia gerada pela quebra do ATP
▪ Miofibrila – Elemento contrátil básico da célula muscular
Estrutura Muscular
O núcleo é localizado na periferia 
das células musculares.
A miofibrila é composta de unidades contráteis chamadas de sarcômeros
O Sarcômero
▪ Filamentos finos – Actina Filamentos grossos - Miosina 
▪ Filamentos finos – CapZ, tropomodulina (capeadoras) e nebulina (estabilizadora) 
▪ Filamentos grosso - Titinina (domínios que dobram e desdobram) 
Contração muscular
▪ Proteínas sensíveis à voltagem nos túbulos T provocam a abertura de canais de cálcio 
no retículo sarcoplasmático. 
▪ Ca2+ inicia a contração das miofibrilas 
▪ Ca2+-ATPase na membrana do retículo recaptura os íons promovendo o relaxamento da 
miofibrila 
Regulação da Contração Muscular
Troponina T – liga tropomiosina 
Troponina I – liga actina 
Troponina C – liga-se ao cálcio 
▪ Troponina mantém a tropomiosina em uma posição de inibição do sítio de ligação entre a 
cabeça da miosina com a actina. 
O influxo de cálcio retira o impedimento 
imposto pelas troponinas T e I permitindo 
a tropomiosina voltar a seu estado natural 
permitindo a ligação actina/miosina. 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Microtúbulos
Cilindros ocos de 25nm de diâmetro e 
cujo comprimento pode alcançar mais de 
20 µm. 
Apresentam polaridade: extremidades [+] 
e [-] 
Paredes formadas pela agregação de 
proteínas globulares, com cerca 5 nm de 
diâmetro, as tubulinas. 
 
A tubulina é um heterodímero constituído 
por duas subunidades de 50 kDa, 
βtubulina e αtubulina. 
As tubulinas dispõem-se em 13 colunas 
longitudinais –os protofilamentos
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Participam em diversos processos celulares:
1. Morfologia celular
3. Formação do fuso acromático durante a divisão celular
2. Transporte de organelas e 
vesículas 
• Dineína 
• Kinesina
- +
Kinesinas
Dineínas
Proteínas Motoras
A dineína citoplasmática precisa de um grande 
número de proteínas acessórias para ligar-se a 
uma vesícula ou organela. 
Participam o complexo dinactina (que se liga 
fracamente aos microtúbulos e à dineína) e 
inclui ARP1. Arp1 forma uma rede com 
espectrina e ancirina e medeia a ligação desse 
complexo à organela.
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Centros organizadores de microtúbulos (COMT) 
Locais de nucleação dos microtúbulos a partir da 
tubulina solúvel – representados 
fundamentalmente, nas células animais, pelo 
centrossoma. 
Nas células animais, o centrossoma corresponde 
a uma zona do citoplasma que contém um par de 
centríolos.
Sítios de nucleação de 
 anéis de ץ-tubulina
Par de centríolos
Microtúbulos crescendo do centrossoma
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Polimerização de microtúbulos
• Inicia-se no centrossomo 
(centro organizador de microtúbulos) 
• Requer GTP e Mg2+
Despolimerização de microtúbulos Hidrólise de GTP
• Labilidade dos microtúbulos necessária – microt. citoplasmático x fuso mitótico
• A dinâmica da polimerização não 
depende somente da concentração 
de heterodímeros mas : 
temperatura e concentração de íons 
Ca2+. 
Favorecida pela: presença de GTP, 
GDP e íons Mg 2+. 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
• MAPs (5-15% do conteúdo proteico dos 
microtúbulos) 
• Papel estrutural na estabilização 
• Proteínas motoras (motores moleculares): 
promoção do transporte ao longo dos microtúbulos.
Proteínas associadas a microtúbulos
MAPs – estabilização de 
microtúbulos (MAP1, MAP2 e 
TAU)
Nos axônios os microtúbulos são 
responsáveis pelo rápido fluxo axônico
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Os microtúbulos entram na constituição de várias 
estruturas: Centríolos, fuso mitótico, raios astrais de 
células em divisão, elementos longitudinais dos 
axónios, cílios e flagelos
Existem contudo diferenças na sua estabilidade: 
-Os microtúbulos de cílios e flagelos são muito estáveis; 
-Os microtúbulos do fuso mitótico são lábeis e transitórios. 
O padrão de distribuição dos microtúbulos oscila ao longo do ciclo celular 
entre uma rede complexa durante a interfase e uma distribuição restrita ao 
fuso durante a mitose.
Fuso acromático Citocinese
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Centríolos: Estruturas cilíndricas, constituídas por 9 triplas de microtúbulos, 
que geralmente se encontram aos pares. 
Dão origem a cílios e flagelos (exceto os das bactérias), estando também 
relacionados com a formação do fuso acromático. 
Interfase
Interfase: ocorre a organização dos microtúbulos de modo 
polarizado. As extremidades (+) apontam para a membrana 
plasmática (periferia da célula) e as extremidades (-) partem 
de uma região que as estabiliza (COMT).
microtúbulos Centrossomos duplicados
citosol
MP
Meterial 
genético
Envelope 
nuclear
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Cílios e flagelos 
Estruturas móveis, que podem ser encontradas tantos em 
unicelulares como em organismos complexos. Os cílios são 
numerosos e curtos e os flagelos são longos , existindo um 
ou poucos numa célula. 
Papéis: Permitir a locomoção da célula ou do organismo no 
meio líquido · Permitir aomeio aquoso deslizar sobre a 
célula ou o organismo 
A estrutura fundamental dos cílios e flagelos é dada por uma 
disposição ordenada de microtúbulos denominada 
axonema.
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Arranjo de microtúbulos em cílios e flagelos
Os cílios e os flagelos crescem a 
partir dos corpúsculos basais que 
estão intimamente relacionados com 
os centríolos
AXONEMA forma-se a partir de um 
par do triplete do corpúsculo basal 
– proteínas associadas + 
microtúbulos (9+2)
Dineína ciliar- proteína motora
Síndrome de Kartagener
O defeito na estrutura do cílio ocasiona seus batimentos incoordenados e inefetivos, 
alterando a remoção de secreção de muco e das partículas inaladas, culminando em 
rinites, sinusites, otites, bronquites e pneumonias.
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
✓O axonema é cercado pela 
membrana ciliar externa. 
✓O comprimento do axonema é de 
vários micrometros nos cíl ios, 
podendo chegar a mais de 1 mm em 
certos flagelos. 
✓Diâmetro de apenas 0,2 µm. No 
movimento ciliar, o deslizamento de 
pares de micrótubulos deve-se à 
ação da dineína.
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
• As proteínas dos filamentos intermédios apresentam um domínio central em 
hélice α, e duas porções globulares em ambas as extremidades de 
dimensões e seqüência variáveis. 
• Formam uma rede perinuclear que se estende até à membrana plasmática.
Filamentos Intermediários
• As lâminas nucleares que formam a lâmina fibrosa que se estende sob o 
envelope nuclear constituem uma família a parte de proteínas de filamento 
intermediário (lamina A, B e C). 
• São polímeros fortes semelhantes a cabos, constituídos de polipeptídeos 
fibrosos que resistem ao estiramento e desempenham papel estrutural na 
célula, mantendo sua integridade.
• Classe de filamentos com diâmetro de 10 nm
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
• A organização dos filamentos 
i n t e r m é d i o s c o m e ç a c o m a 
constituição de dímeros proteicos que 
se agregam em complexos de 4 
cadeias (tetrâmeros). 
• Os tetrâmeros constituem depois 
protofilamentos de 2 a 3 nm. 
• Quatro protofilamentos, enrolados 
helicoidalemnte,originam protofibrilas 
de 4 a 5 nm. 
• Da associação de 4 protofibrilas 
resulta o filamento de 10nm. 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
• Existe uma grande variedade de tipos que diferem de acordo com o tipo de 
polipeptídeo que os forma. 
• Os filamentos de queratina das células epiteliais, os filamentos de desmina 
das células musculares, os filamentos de vimentina dos fibroblastos e de 
muitos tipos celulares. 
Tipos de proteínas constituintes dos filamentos intermédios:
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
• Citoqueratinas ácidas; 
• Citoqueratinas básicas-neutras; 
• Vimentina, desmina, proteína ácida 
fibrilarglial e periferina; 
• As proteínas dos 
neurofilamentos, a nestina 
e a α-internexina; 
• As laminas nucleares. 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Filamentos Intermediários
Citoplasma Núcleo
Laminas Queratinas Vimentina e 
Proteínas relacionadas Neurofilamentos
Células epiteliais 
e derivados
Neurônios
Lâmina nuclear
Laminas A, 
B e C
Tipo I (acídico), 
Tipo II (básico)
vimentina, desmina, 
periferina, etc.
NF-L, NF-M 
 e NF-H
Células musculares, 
gliais, e de origem 
mesenquimal
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Funções dos filamentos intermédios 
• Estabilidade mecânica das células e tecidos no seu ambiente natural 
de organização multicelular tridimensional. 
• Estabilidade estrutural, ancoragem e posicionamento do núcleo 
(lâminas nucleares). 
• Associação entre filamentos intermédios e desmossomas contribui 
para a arquitectura e estabilidade estrutural das células e tecidos.
• A associação entre filamentos intermédios e hemidesmossomas 
contribui para a resistência a tracções e estabilidade estrutural da ligação 
entre o tecido epitelial e o mesênquima subjacente.
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Desmossomas em epitélio oral de 
hamster. Aumento 70 000 X. 
Hemidesmossomas em epiderme 
de larva de Ambystoma. Aumento 
64 000 X 
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
• Lamina nuclear
• No tecido epitelial
As citoqueratinas apresentam a maior diversidade entre todas as proteínas 
dos filamentos intermédios e constituem os filamentos intermédios das células 
epiteliais.
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Contato Célula-Célula
Junções aderentes
Desmossomos
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Contato Célula-Matriz
Adesão Focal
Hemidesmossomos
Ultraestrutura e função do citoesqueleto
Mutações em genes de Filamentos Intermediários
▪ Epidermolise bolhosa simplex – defeitos em FIs da pele 
▪ Distrofia muscular – defeitos em FIs musculares 
▪ Neurodegeneração – defeitos em FIs de células nervosas
Epitélio de rato normal (a) e com gene mutante (b) de queratina