Citoesqueleto: qué es, características, estructura, funciones
¿Qué es el citoesqueleto?
El citoesqueleto es el esqueleto de las células. Se trata de una estructura proteica interna que ayuda a las células a conseguir y mantener su forma, a organizar los componentes en su interior, a moverse, a interactuar de forma mecánica con otras células, entre otras cosas.
Así como el cuerpo de un ser humano o de cualquier animal vertebrado tiene la forma y el sostén que tiene gracias a los huesos que forman su esqueleto, las células también requieren de las estructuras de su citoesqueleto para poder funcionar correctamente y ser lo que son.
Sin embargo, hay algunas diferencias importantes entre el esqueleto óseo de un ser humano y el citoesqueleto, pues este último es una estructura sumamente dinámica que está en continua reorganización, lo que permite que las células cambien de forma cuando lo requieran, se dividan y respondan al ambiente.
Hasta principios de la década de 1990 se pensaba que las únicas que poseían un citoesqueleto eran las células eucariotas, como las que forman a los animales y a las plantas.
No obstante, diversos estudios demostraron que, aunque un poco más simple, esta importante estructura también está presente en las células procariotas, como las que forman a las bacterias y las arqueas, y que fue en estos microbios donde apareció por primera vez en el transcurso de la evolución celular.
En este artículo hablaremos especialmente del citoesqueleto eucariota, compuesto por filamentos de distintos grosores y formados por distintos tipos de proteínas.
Características del citoesqueleto
– Es un arreglo proteico de soporte interno que se encuentra en todas las células, tanto eucariotas como procariotas (donde es menos complejo).
– Abarca gran parte del citoplasma celular.
– Se trata de una red interna de tres tipos de filamentos proteicos diferentes: microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos.
– Lejos de ser una estructura estática y constante, se trata de una red dinámica que está en permanente remodelación, principalmente dependiendo de las fases del ciclo celular y de los estímulos del medio ambiente donde se encuentra cada célula.
– Participa en diversidad de funciones celulares fundamentales, desde la división hasta el movimiento de las células individuales.
Estructura y componentes del citoesqueleto
El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos que están distribuidos en el interior celular. Esta red funciona tanto como andamio molecular para mantener la forma y soportar el volumen celular, como para permitir el movimiento, bien sea a nivel intracelular (transporte) o de la célula per se (desplazamiento).
Toda la estructura del citoesqueleto depende de tres tipos diferentes de filamentos proteicos con propiedades estructurales, fisicoquímicas y mecánicas diferentes:
- Los microfilamentos de actina, que determinan la forma de la superficie, facilitan la locomoción o el desplazamiento y participan en la división celular.
- Los filamentos intermedios, que proveen fuerza mecánica a las células.
- Los microtúbulos, lo cuales son fundamentales para la organización celular interna, el transporte interno, la separación de los cromosomas durante la división y el movimiento de los “apéndices” celulares eucariotas (cilios y flagelos).
Cada uno de estos filamentos es, en realidad, un conjunto de polímeros de subunidades de distintos tipos de proteínas que se repiten gran cantidad de veces y que se asocian entre sí formando una suerte de fibras que atraviesan la célula de un lado a otro.
La mayor parte de los filamentos del citoesqueleto pueden crecer o acortarse dependiendo de las necesidades celulares, lo que le otorga a dicha estructura su dinamismo, complejidad y variedad de funciones.
Además, gran número de proteínas “accesorias” interactúan con estos filamentos proteicos para regular sus funciones y su estructura, para permitir la interacción de los filamentos con otros filamentos y demás componentes celulares, para controlar su ensamblaje y despolimerización, etc.
Microfilamentos de actina
Son los más delgados de los tres filamentos que forman el citoesqueleto. Están formados por unidades repetidas de una proteína globular llamada actina y tienen cerca de 6 nm de diámetro.
Estos delgados filamentos se encuentran principalmente asociados con la cara interna de la membrana plasmática, donde se asocian con otros filamentos del citoesqueleto y con diversas proteínas membranales.
Los microfilamentos participan en la contracción de las células musculares y en distintos procesos de movilidad celular y de comunicación interna.
Los filamentos de actina son cruciales para la formación del anillo contráctil durante la separación de las células hijas después de la división y son componentes básicos para la formación de microvellosidades y otras prolongaciones superficiales en las células.
Filamentos intermedios
Su tamaño varía alrededor de los 10 nm de diámetro y su composición depende de una familia de proteínas fibrosas, que generalmente son tejido-específicas.
Las queratinas, por ejemplo, son proteínas fibrosas muy comunes en los filamentos intermedios del citoesqueleto de las células que forman el pelo, las uñas, la epidermis de la piel, etc.
Estos filamentos no participan en el movimiento celular, sino más bien en el soporte estructural y la resistencia mecánica.
Además, un conjunto importante de filamentos intermedios se encuentra en el interior del núcleo y están formados por un grupo de proteínas llamadas láminas, las cuales son fundamentales para la organización interna de este orgánulo.
Microtúbulos
Los microtúbulos son, de los tres tipos de filamentos, los de mayor diámetro, con un promedio de 25 nm. Están formados por dímeros (heterodímeros) compuestos por dos subunidades (α y β) de una proteína globular llamada tubulina.
Son, así como los filamentos de actina, estructuras dinámicas que se polimerizan y despolimerizan constantemente, alargando y acortando su longitud, respectivamente.
Los microtúbulos son cilindros huecos formados por protofilamentos que se ordenan en forma de anillo. Un protofilamento consiste en una hilera de subunidades de tubulina y cada microtúbulo está formado por un promedio de 13 protofilamentos.
No solo funcionan en la estructura celular, sino que propician la separación de los cromosomas después de la replicación del ADN nuclear.
Son los componentes esenciales de las proyecciones de la membrana plasmática que algunas células emplean para desplazarse de un lado a otro o para mover sustancias a lo largo de su superficie, es decir, ayudan a formar los cilios y los flagelos.
También participan en la comunicación intracelular, ya que forman una suerte de “autopistas” por donde algunas proteínas motoras transitan de un lado a otro de la célula llevando moléculas de distintos tipos.
Funciones del citoesqueleto
El citoesqueleto cumple gran variedad de funciones, las cuales están íntimamente relacionadas con los tres tipos de filamentos proteicos que lo componen. Algunas de las funciones que podemos destacar son:
- Soporta el volumen citoplasmático, donde se encuentran todos los orgánulos celulares eucariotas y los componentes celulares procariotas (donde está formado por proteínas diferentes).
- Participa en la división celular, tanto en la separación de los cromosomas después de la replicación como en la separación de las células hijas.
- Ayuda a la célula a mantener su forma, pero también a cambiarla cuando es necesario y dependiendo de las condiciones a su alrededor.
- Participa en el movimiento celular, bien sea para desplazar una célula de un lugar a otro, como el caso de los flagelos en los espermatozoides, o para mover sustancias a lo largo de una superficie, como ocurre con algunas células epiteliales que tienen cilios.
- Tiene una importante contribución en la formación de los “apéndices” celulares que denominamos cilios y flagelos.
- En los animales vertebrados, el citoesqueleto es el responsable de la contracción muscular.
- Funciona en el transporte intracelular y en el movimiento de los orgánulos por el interior de la célula.
- Establece la organización de los orgánulos citosólicos.
- Asiste la comunicación entre orgánulos vecinos gracias al transporte de moléculas entre estos, así como entre células vecinas.