¿Cuáles son la función principal de los microtúbulos en la célula?

Los microtúbulos son exactamente como suenan: tubos huecos microscópicos que se encuentran dentro de las células eucariotas y algunas células bacterianas procarióticas que proporcionan funciones motoras y estructurales para la célula. Los estudiantes de biología aprenden durante sus estudios que solo hay dos tipos de células: procarióticas y eucariotas.

las células procariotas forman los organismos unicelulares que se encuentran en los dominios de las arqueas y las bacterias en el sistema de taxonomía de Linnaean, un sistema de clasificación biológica de toda la vida, mientras que las células eucariotas se encuentran bajo el dominio de eukarya, que supervisa los reinos protista, planta, animal y hongos. . El reino de la monera se refiere a las bacterias. Los microtúbulos contribuyen a múltiples funciones dentro de la célula, todas las cuales son importantes para la vida celular.

Como parte del citoesqueleto de la célula, los microtúbulos contribuyen a:

• Dando forma a las células y membranas celulares.
• Movimiento celular, que incluye la contracción en las células musculares y más.
• transporte de orgánulos específicos dentro de la célula a través de microtúbulos "carreteras" o "cintas transportadoras".
• Mitosis y meiosis: movimiento de los cromosomas durante la división celular y la creación del huso mitótico.
  

Los microtúbulos son tubos o tubos pequeños, huecos y con forma de cuentas, con paredes construidas en un círculo de 13 protofilamentos que consisten en polímeros de tubulina y proteína globular. Los microtúbulos se asemejan a las versiones miniaturizadas de las trampas chinas con cuentas. Los microtúbulos pueden crecer 1.000 veces más que sus anchos. fabricados por el ensamblaje de dímeros (una molécula única, o dos moléculas idénticas unidas por tubulina alfa y beta), existen microtúbulos en las células de plantas y animales.

en las células vegetales, los microtúbulos se forman en muchos sitios dentro de la célula, pero en las células animales, los microtúbulos comienzan en el centrosoma, un orgánulo cerca del núcleo de la célula que también participa en la división celular. el extremo negativo representa el extremo adjunto del microtúbulo, mientras que su opuesto es el extremo positivo. Los microtúbulos crecen en el extremo positivo mediante la polimerización de los dímeros de tubulina, y los microtúbulos se encogen con su liberación.

Los microtúbulos le dan estructura a la célula para ayudarla a resistir la compresión y para proporcionar una carretera en la que las vesículas (estructuras en forma de saco que transportan proteínas y otra carga) se mueven a través de la célula. Los microtúbulos también separan los cromosomas replicados en los extremos opuestos de una célula durante la división. estas estructuras pueden funcionar solas o en conjunto con otros elementos de la célula para formar estructuras más complicadas como centríolos, cilios o flagelos.

con diámetros de solo 25 nanómetros, los microtúbulos a menudo se disuelven y reforman tan rápido como la célula los necesita. la vida media de la tubulina es de aproximadamente un día, pero puede existir un microtúbulo durante solo 10 minutos, ya que se encuentran en un estado constante de inestabilidad. este tipo de inestabilidad se denomina inestabilidad dinámica, y los microtúbulos pueden ensamblarse y desmontarse en respuesta a las necesidades de la célula.

Los componentes que forman el citoesqueleto incluyen elementos hechos de tres tipos diferentes de proteínas: microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos. la más estrecha de estas estructuras de proteínas incluye microfilamentos, a menudo asociados con la miosina, una formación de proteínas similar a un hilo que, cuando se combina con la proteína actina (fibras largas y delgadas que también se llaman filamentos "delgados"), ayuda a contraer las células musculares y a proporcionar Rigidez y forma a la célula.

Los microfilamentos, pequeñas estructuras en forma de varilla con un diámetro promedio de entre 4 y 7 nm, también contribuyen al movimiento celular además del trabajo que realizan en el citoesqueleto. Los filamentos intermedios, un promedio de 10 nm de diámetro, actúan como amarres asegurando los orgánulos celulares y el núcleo. También ayudan a la célula a soportar la tensión.

Los microtúbulos pueden aparecer completamente estables, pero están en constante cambio. en cualquier momento, los grupos de microtúbulos pueden estar en proceso de disolución, mientras que otros pueden estar en proceso de crecimiento. a medida que el microtúbulo crece, los heterodímeros (una proteína que consta de dos cadenas polipeptídicas) proporcionan un tope al extremo del microtúbulo, que se desprende cuando se contrae para usarlo nuevamente. Se considera que la inestabilidad dinámica de los microtúbulos es un estado estable en lugar de un verdadero equilibrio porque tienen inestabilidad intrínseca: se mueven dentro y fuera de la forma.

La división celular no solo es importante para reproducir la vida, sino también para hacer nuevas células a partir de lo antiguo. Los microtúbulos desempeñan un papel importante en la división celular al contribuir a la formación del huso mitótico, que desempeña un papel en la migración de cromosomas duplicados durante la anafase. como una "máquina macromolecular", el huso mitótico separa los cromosomas replicados en lados opuestos al crear dos células hijas.

La polaridad de los microtúbulos, con el extremo adjunto siendo un signo negativo y el extremo flotante como positivo, lo convierte en un elemento crítico y dinámico para la agrupación y el propósito del huso bipolar. Los dos polos del huso, hechos de estructuras de microtúbulos, ayudan a segregar y separar los cromosomas duplicados de manera confiable.

Los microtúbulos también contribuyen a las partes de la célula que lo ayudan a moverse y son elementos estructurales de cilios, centríolos y flagelos. el espermatozoide masculino, por ejemplo, tiene una larga cola que lo ayuda a alcanzar su destino deseado, el óvulo femenino. llamado flagelo (el plural es flagella), esa larga cola en forma de hilo se extiende desde el exterior de la membrana plasmática para impulsar el movimiento de la célula. la mayoría de las células, en las células que las tienen, generalmente tienen uno o dos flagelos. cuando existen cilios en la célula, muchos de ellos se extienden a lo largo de toda la superficie de la membrana plasmática externa de la célula.

Los cilios en las células que recubren las trompas de Falopio de un organismo femenino, por ejemplo, ayudan a mover el óvulo a su fatídica reunión con la célula espermática en su viaje hacia el útero. los flagelos y los cilios de las células eucariotas no son los mismos estructuralmente que los que se encuentran en las células procariotas. construidos con el mismo microtúbulos, los biólogos llaman a la disposición de los microtúbulos una "matriz de 9 + 2" porque un flagelo o cilio consiste en nueve pares de microtúbulos en un anillo que encierra un dúo de microtúbulos en el centro.

Las funciones de los microtúbulos requieren proteínas tubulínicas, ubicaciones de anclaje y centros de coordinación para las actividades enzimáticas y otras actividades químicas dentro de la célula. En cilios y flagelos, la tubulina contribuye a la estructura central del microtúbulo, que incluye contribuciones de otras estructuras como brazos de dineína, enlaces de nexina y radios radiales. estos elementos permiten la comunicación entre los microtúbulos, manteniéndolos unidos de manera similar a cómo se mueven los filamentos de actina y miosina durante la contracción muscular.

Aunque tanto los cilios como el flagelo consisten en estructuras de microtúbulos, las formas en que se mueven son distintivamente diferentes. un solo flagelo impulsa la célula de la misma manera que la cola de un pez mueve a un pez hacia adelante, en un movimiento de látigo de lado a lado. un par de flagelos puede sincronizar sus movimientos para impulsar la célula hacia adelante, como por ejemplo cómo funcionan los brazos de un nadador cuando está nadando el golpe de pecho.

Los cilios, mucho más cortos que el flagelo, cubren la membrana externa de la célula. el citoplasma le indica a los cilios que se muevan de manera coordinada para impulsar la célula en la dirección que debe ir. Como una banda de música, sus movimientos armonizados se mueven paso a paso en el tiempo hacia el mismo baterista. individualmente, el movimiento de un cilium o flagelo funciona como el de un solo remo, pasando a través del medio en un golpe potente para impulsar la celda en la dirección que debe ir.

esta actividad puede ocurrir a docenas de golpes por segundo, y un golpe puede implicar la coordinación de miles de cilios. bajo un microscopio, puede ver la rapidez con que los ciliados responden a los obstáculos en su entorno cambiando las direcciones rápidamente. Los biólogos aún estudian cómo responden tan rápidamente y aún tienen que descubrir el mecanismo de comunicación mediante el cual las partes internas de la célula les dicen a los cilios y flagelos cómo, cuándo y dónde ir.

Los microtúbulos sirven como sistema de transporte dentro de la célula para mover mitocondrias, orgánulos y vesículas a través de la célula. algunos investigadores se refieren a la forma en que funciona este proceso comparando microtúbulos similares a las cintas transportadoras, mientras que otros investigadores se refieren a ellos como un sistema de seguimiento por el cual las mitocondrias, orgánulos y vesículas se mueven a través de la célula.

Como fábricas de energía en la célula, las mitocondrias son estructuras u pequeños órganos en los que se produce la respiración y la producción de energía, ambos procesos bioquímicos. orgánulos se compone de múltiples estructuras pequeñas, pero especializadas dentro de la célula, cada uno con sus propias funciones. Las vesículas son pequeñas estructuras en forma de saco que pueden contener líquidos u otras sustancias como el aire. Las vesículas se forman a partir de la membrana plasmática y se pellizcan para crear un saco similar a una esfera rodeado por una bicapa lipídica.

la construcción de microtúbulos en forma de cuentas sirve como una cinta transportadora, pista o carretera para transportar vesículas, orgánulos y otros elementos dentro de la célula a los lugares a los que necesitan ir. Los motores de microtúbulos en las células eucariotas incluyen kinesinas , que se mueven hacia el extremo positivo del microtúbulo (el extremo que crece) y las dineinas que se mueven hacia el extremo opuesto o negativo donde el microtúbulo se adhiere a la membrana plasmática.

Como proteínas "motoras", las kinesinas mueven orgánulos, mitocondrias y vesículas a lo largo de los filamentos de los microtúbulos a través del poder de hidrólisis de la energía energética de la célula, el trifosfato de adenosina o el atp. la otra proteína motora, la dineína, recorre estas estructuras en la dirección opuesta a lo largo de los filamentos de los microtúbulos hacia el extremo negativo de la célula al convertir la energía química almacenada en atp. Tanto las cinesinas como las dineinas son los motores de proteínas utilizados durante la división celular.

estudios recientes muestran que cuando las proteínas de la dineína caminan hacia el extremo del lado negativo del microtúbulo, se congregan allí en lugar de caerse. saltan a través del espacio para conectarse a otro microtúbulo para formar lo que algunos científicos llaman "ásteres", que los científicos consideran un proceso importante en la formación del huso mitótico al transformar los múltiples microtúbulos en una única configuración.

El huso mitótico es una estructura molecular "en forma de balón de fútbol" que arrastra los cromosomas a los extremos opuestos justo antes de que la célula se divida para formar dos células hijas.

El estudio de la vida celular ha continuado desde la invención del primer microscopio en la última parte del siglo XVI, pero solo en las últimas décadas ha habido avances en la biología celular. por ejemplo, los investigadores solo descubrieron la proteína motrices kinesin-1 en 1985 con el uso de un microscopio de luz con video mejorado.

Hasta ese momento, las proteínas motoras existían como una clase de moléculas misteriosas desconocidas para los investigadores. A medida que los avances tecnológicos avanzan y los estudios continúan, los investigadores esperan profundizar en la célula para descubrir todo lo que puedan aprender sobre cómo funcionan de manera tan perfecta los mecanismos internos de la célula.