Microtúbulos: o que são, sua composição e para que são utilizados

As células são compostas por uma infinidade de estruturas que, como em um relógio, fazem com que desempenhem suas funções com absoluta precisão.

Um dos que podemos encontrar neste complexo maquinário orgânico são microtúbulos. Exploraremos as características desses elementos e as funções que desempenham em nosso corpo.


    O que são microtúbulos Características dessas estruturas

    Microtúbulos são tubos microscópicos encontrados em cada uma de nossas células, Começando no MTOC ou centro de organização do microtúbulo e se estendendo por todo o citoplasma da célula. Cada um desses pequenos tubos tem 25 nanômetros de espessura, cujo diâmetro é de apenas 12 nanômetros. Em termos de comprimento, podem atingir alguns mícrons, distância que pode parecer pequena, mas que ao nível das células e na proporção de sua largura as torna longas.

    No nível estrutural, os microtúbulos eles são compostos por polímeros de proteínas, e são compostos por 13 protofilamentos, Que por sua vez consistem em monômeros de tubulina ib dispostos alternadamente, ou seja, criando uma cadeia de dímeros ab Os 13 protofilamentos são dispostos uns contra os outros para formar a estrutura cilíndrica, deixando a parte central vazia. Além disso, todos os 13 têm a mesma estrutura, todos tendo uma extremidade -, que começa com a tubulina a, a outra sendo a extremidade +, da tubulina b.

    Nos microtúbulos das células bacterianas, existem algumas diferenças em relação a outras células eucarióticas. Nesse caso, as tubulinas seriam específicas para a bactéria e formariam 5 protofilamentos em vez dos 13 habituais que vimos antes. De qualquer forma, esses microtúbulos funcionam de maneira semelhante a outros.

    instabilidade dinâmica

    Uma das qualidades que caracterizam os microtúbulos é a chamada instabilidade dinâmica. É um processo constante nessa estrutura pelo qual eles polimerizam ou despolimerizam continuamente. Isso significa que o tempo todo eles estão incorporando dímeros de tubulina para aumentar o comprimento ou, pelo contrário, estão removendo-os para vê-los encurtados.

    Na verdade, eles podem continuar a encurtar até que estejam completamente dissolvidos para reiniciar o ciclo, retornando à polimerização. Este processo de polimerização, ou seja, crescimento, ocorre mais frequentemente na extremidade +, ou seja, a da tubulina b.

    Mas como esse processo ocorre no nível celular? Na célula, existem dímeros de tubulina que estão no estado livre. Eles estão todos ligados a duas moléculas de trifosfato de guanosina, ou GTP (um trifosfato de nucleotídeo). Quando chega a hora de esses dímeros aderirem a um dos microtúbulos, ocorre um fenômeno conhecido como hidrólise, por meio do qual uma das moléculas de GTP é transformada em difosfato de guanosina, ou GDP (um difosfato de nucleotídeo).

    Lembre-se de que a velocidade do processo é a chave para entender o que pode acontecer a seguir. Se os dímeros se ligam aos microtúbulos mais rápido do que a própria hidrólise ocorre, isso resulta no fato de que sempre haverá o que é chamado de cap ou cap GTP na extremidade dos dímeros. Por outro lado, no caso em que a hidrólise é mais rápida do que a própria polimerização (porque isso retardou seu processo), o que obteremos no final será um dímero GTP-GDP.

    Após a passagem de um dos trifosfatos de nucleotídeo para o difosfato de nucleotídeo, é gerada uma instabilidade de adesão entre os mesmos protofilamentos., O que provoca um efeito em cadeia que termina na despolimerização do todo. Uma vez que os dímeros GTP-GDP que causam esse desequilíbrio tenham desaparecido, os microtúbulos voltam ao normal e retomam o processo de polimerização.

    Dímeros de tubulina-GDP que se soltaram rapidamente se tornam dímeros de tubulina-GTP, então eles estão novamente disponíveis para se religar aos microtúbulos. Desse modo, ocorre essa instabilidade dinâmica de que falamos no início, fazendo com que os microtúbulos cresçam e diminuam sem parar, em um ciclo perfeitamente equilibrado.

      As funções

      Os microtúbulos desempenham um papel fundamental em várias tarefas dentro da célula, que variam em natureza. A seguir, daremos um mergulho profundo em alguns deles.

      1. Cílios e flagelos

      microtúbulos eles constituem uma grande parte de outras partes importantes da célula, como cílios e flagelos, Que são essencialmente microtúbulos, mas com uma membrana plasmática enrolando-os. Esses cílios e flagelos são a estrutura que a célula utiliza para se mover e também como elemento sensível para captar diversas informações ambientais fundamentais para determinados processos celulares.

      Os cílios diferem dos flagelos por serem mais curtos, mas também muito mais abundantes. Em seu movimento, os cílios empurram o fluido que envolve a célula em uma direção paralela a ele, enquanto os flagelos fazem o mesmo perpendicularmente à membrana celular.

      Cílios e flagelos são elementos complexos que podem abrigar 250 tipos de proteínas. Em cada cílio e em cada flagelo encontramos o axonema, um conjunto central de microtúbulos recobertos pela membrana plasmática que indicamos acima. Esses axonemas são compostos por um par de microtúbulos localizados no centro e circundados por outros 9 pares na parte externa.

      O axonema se estende desde o corpo basal, outra estrutura celular, aqui formada por 9 conjuntos, neste caso triplos, de microtúbulos, dispostos circularmente para deixar a cavidade central vazia entre eles.

      Voltando ao axonema, deve-se notar que os pares de microtúbulos que o compõem ligam-se entre si graças ao efeito da proteína nexina e pelos raios protéicos. Por sua vez, nesses pares externos também encontramos dineína, outra proteína, a utilidade neste caso é gerar o movimento dos cílios e flagelos, por ser do tipo motor. Internamente, isso acontece por meio de um deslizamento entre cada par de microtúbulos, o que acaba gerando movimento no nível estrutural.

      2. Transporte

      Outra função importante dos microtúbulos é transportar organelas para o citoplasma da célula., Podem ser vesículas ou algum outro tipo. Esse mecanismo é possível porque os microtúbulos agiriam como uma espécie de trilhos pelos quais as organelas se movem de um ponto a outro na célula.

      No caso específico dos neurônios, esse fenômeno ocorreria também devido ao chamado transporte axoplasmático. Como os axônios podem medir não apenas centímetros, mas metros em algumas espécies, isso nos permite ter uma visão sobre a capacidade de crescimento dos próprios microtúbulos para suportar essa função de transporte, tão essencial nos ritmos celulares.

      Em relação a esta função, os microtúbulos seriam apenas um caminho simples para as organelas, mas nenhuma interação seria gerada entre os dois elementos. Ao contrário, o movimento seria feito graças a proteínas motoras, como a dineína, que já vimos, e também a cinesina. A diferença entre os dois tipos de proteínas é a direção que tomam nos microtúbulos, já que as dineínas são usadas para movimentos infinitos, enquanto a cinesina é usada para se mover em direção aos microtúbulos.

      3. Fuso acromático

      Os microtúbulos também formam outra das estruturas fundamentais da célula, neste caso o fuso acromático, mitótico ou meiótico. Que consiste em vários microtúbulos conectando os centríolos e centrômeros dos cromossomos durante o processo de divisão celular, Por mitose ou meiose.

        4. Forma de célula

        Já sabemos que existem muitos tipos de células, cada uma com suas características e disposição única. Os microtúbulos ajudariam a dar à célula a forma específica de cada um desses tipos, por exemplo, no caso visto acima de uma célula alongada, como um neurônio com seu axônio estendido e dendritos.

        Por sua vez eles também são essenciais para que certos elementos da célula sejam onde eles precisam estar para desempenhar adequadamente suas funções. É o caso, por exemplo, de organelas fundamentais como o retículo endoplasmático ou o aparelho de Golgi.

        5. Organização dos filamentos

        Outra função essencial dos microtúbulos é distribuir os filamentos por todo o citoesqueleto (a rede de proteínas que está dentro da célula e que nutre todas as estruturas em seu interior), formando uma rede de vias de crescimento, menores que partem dos microtúbulos (as maiores ) para os filamentos intermediários e terminando no mais estreito de todos, os chamados microfilamentos, que podem ser miosina ou actina.

        Referências bibliográficas:

        • Desai, A., Mitchison, TJ (1997). Dinâmica de polimerização de microtúbulos. Revisão celular anual e biologia do desenvolvimento.
        • Mitchison, T., Kirschner, M. (1984). Instabilidade dinâmica de crescimento de microtúbulos. Natureza.
        • Nogales, E., Whittaker, M., Milligan, RA, Downing, KH (1999). Modelo de alta resolução do microtúbulo. Célula. ScienceDirect.

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