Caratteristiche del citoscheletro, funzioni, struttura e componenti

il citoscheletro è una struttura cellulare composta da filamenti. È disperso dal citoplasma e la sua funzione è principalmente di supporto, per mantenere l'architettura e la forma cellulare. Strutturalmente è composto da tre tipi di fibre, classificate in base alla loro dimensione.

Queste sono le fibre di actina, i filamenti intermedi e i microtubuli. Ognuno concede una proprietà specifica alla rete. L'interno cellulare è un ambiente in cui si verifica lo spostamento e il transito dei materiali. Il citoscheletro media questi movimenti intracellulari.

Ad esempio, gli organelli - come i mitocondri o l'apparato di Golgi - sono statici nell'ambiente cellulare; si muovono usando il citoscheletro come via.

Sebbene il citoscheletro predomini chiaramente negli organismi eucarioti, una struttura analoga è stata riportata nei procarioti.

indice

• 1 Caratteristiche generali
• 2 funzioni
  • 2.1 Forma
  • 2.2 Movimento e giunzioni cellulari
• 3 Struttura e componenti
  • 3.1 Filamenti di actina
  • 3.2 Filamenti intermedi
  • 3.3 Microtubuli
• 4 Altre implicazioni del citoscheletro
  • 4.1 Nei batteri
  • 4.2 Nel cancro
• 5 riferimenti

Caratteristiche generali

Il citoscheletro è una struttura estremamente dinamica che rappresenta un "ponteggio molecolare". I tre tipi di filamenti che lo costituiscono sono unità ripetitive che possono formare strutture molto diverse, a seconda del modo in cui queste unità fondamentali sono combinate.

Se vogliamo creare un'analogia con lo scheletro umano, il citoscheletro è equivalente al sistema osseo e, inoltre, al sistema muscolare.

Tuttavia, non sono identici a un osso perché i componenti possono essere assemblati e disintegrati, il che consente cambiamenti di forma e conferisce plasticità alla cellula. I componenti del citoscheletro non sono solubili nei detergenti.

funzioni

forma

Come suggerisce il nome, la funzione "intuitiva" del citoscheletro è quella di fornire stabilità e forma alla cellula. Quando i filamenti sono combinati in questa rete complessa, conferisce alla cellula la proprietà di resistere alla deformazione.

Senza questa struttura, la cella non sarebbe in grado di mantenere una forma specifica. Tuttavia, è una struttura dinamica (contrariamente allo scheletro umano) che conferisce alle cellule la proprietà di cambiare forma.

Movimento e giunzioni cellulari

Molti dei componenti cellulari sono collegati a questa rete di fibre disperse nel citoplasma, contribuendo alla loro disposizione spaziale.

Una cellula non assomiglia ad un brodo con diversi elementi galleggianti alla deriva; né è un'entità statica. Al contrario, è una matrice organizzata con gli organuli situati in zone specifiche e questo processo avviene grazie al citoscheletro.

Il citoscheletro è coinvolto nel movimento. Questo succede grazie alle proteine ​​motorie. Questi due elementi combinano e consentono spostamenti all'interno della cellula.

Partecipa anche al processo di fagocitosi (un processo in cui una cellula cattura una particella dall'ambiente esterno, che può essere o non essere cibo).

Il citoscheletro permette di connettere la cellula con il suo ambiente esterno, fisicamente e biochimicamente. Questo ruolo connettore è ciò che consente la formazione di tessuti e giunzioni cellulari.

Struttura e componenti

Il citoscheletro è composto da tre diversi tipi di filamenti: actina, filamenti intermedi e microtubuli.

Attualmente un nuovo candidato viene proposto come un quarto filamento del citoscheletro: la septina. Successivamente, ognuna di queste parti è descritta in dettaglio:

Filamenti di actina

I filamenti di actina hanno un diametro di 7 nm. Sono anche noti come microfilamenti. I monomeri che compongono i filamenti sono particelle a forma di palloncino.

Sebbene siano strutture lineari, non hanno una forma a "barra": ruotano sul loro asse e assomigliano a un'elica. Sono collegati a una serie di proteine ​​specifiche che regolano il loro comportamento (organizzazione, posizione, lunghezza). Esistono più di 150 proteine ​​in grado di interagire con l'actina.

Gli estremi possono essere differenziati; uno è chiamato più (+) e l'altro meno (-). Con questi estremi, il filamento può crescere o essere accorciato. La polimerizzazione è notevolmente più veloce al massimo; Perché si verifichi la polimerizzazione, è necessario l'ATP.

L'actina può anche essere un monomero ed essere libera nel citosol. Questi monomeri sono legati a proteine ​​che impediscono la loro polimerizzazione.

Funzioni di filamenti di actina

I filamenti di actina hanno un ruolo correlato al movimento delle cellule. Permettono a diversi tipi di cellule, sia unicellulari che multicellulari (un esempio sono le cellule del sistema immunitario), di muoversi nei loro ambienti.

L'actina è ben nota per il suo ruolo nella contrazione muscolare. Insieme alla miosina sono raggruppati in sarcomeri. Entrambe le strutture rendono possibile questo movimento dipendente dall'ATP.

Filamenti intermedi

Il diametro approssimativo di questi filamenti è 10 μm; da qui il nome "intermedio". Il suo diametro è intermedio rispetto agli altri due componenti del citoscheletro.

Ogni filamento è strutturato come segue: una testa a forma di palloncino al terminale N e una coda con una forma simile al carbonio terminale. Queste estremità sono collegate tra loro da una struttura lineare formata da alfa eliche.

Queste "corde" hanno teste globulari che hanno la proprietà di avvolgere con altri filamenti intermedi, creando elementi intrecciati più spessi.

I filamenti intermedi si trovano in tutto il citoplasma cellulare. Si estendono fino alla membrana e sono spesso attaccati ad essa. Questi filamenti si trovano anche nel nucleo, formando una struttura chiamata "lamina nucleare".

Questo gruppo è classificato in sottogruppi di filamenti intermedi:

- Filamenti di cheratina.

- Filamenti di vimentin.

- Neurofilamenti.

- Piastre nucleari.

Funzione dei filamenti intermedi

Sono elementi estremamente resistenti e resistenti. Infatti, se li confrontiamo con gli altri due filamenti (actina e microtubuli), i filamenti intermedi guadagnano stabilità.

Grazie a questa proprietà, la sua funzione principale è meccanica, resistente ai cambiamenti cellulari. Si trovano abbondantemente in tipi di cellule che subiscono uno stress meccanico costante; per esempio, nelle cellule nervose, epiteliali e muscolari.

A differenza degli altri due componenti del citoscheletro, i filamenti intermedi non possono essere assemblati e disposti alle loro estremità polari.

Sono strutture rigide (per poter svolgere la loro funzione: supporto cellulare e risposta meccanica allo stress) e l'assemblaggio dei filamenti è un processo dipendente dalla fosforilazione.

I filamenti intermedi formano strutture chiamate desmosomi. Insieme a una serie di proteine ​​(cadherine), vengono creati questi complessi che formano i legami tra le cellule.

microtubuli

I microtubuli sono elementi cavi. Sono i più grandi filamenti che costituiscono il citoscheletro. Il diametro dei microtubuli nella sua parte interna è di circa 25 nm. La lunghezza è abbastanza variabile, nell'intervallo compreso tra 200 nm e 25 μm.

Questi filamenti sono indispensabili in tutte le cellule eucariotiche. Emergono (o sono nati) da piccole strutture chiamate centrosomi, e da lì si estendono ai bordi della cellula, in contrasto con i filamenti intermedi, che si estendono in tutto l'ambiente cellulare.

I microtubuli sono costituiti da proteine ​​chiamate tubuline. La tubulina è un dimero formato da due subunità: α-tubulina e β-tubulina. Questi due monomeri sono legati da legami non covalenti.

Una delle sue caratteristiche più rilevanti è la capacità di crescere e accorciarsi, essendo strutture piuttosto dinamiche, come nei filamenti di actina.

Le due estremità dei microtubuli possono essere differenziate l'una dall'altra. Quindi si dice che in questi filamenti c'è una "polarità". A ciascuna estremità, chiamata più positiva e meno o negativa, si verifica il processo di auto-assemblaggio.

Questo processo di assemblaggio e degradazione del filamento dà origine a un fenomeno di "instabilità dinamica".

Funzione dei microtubuli

I microtubuli possono formare strutture molto diverse. Partecipano ai processi di divisione cellulare, formando il fuso mitotico. Questo processo aiuta ciascuna cellula figlia ad avere un numero uguale di cromosomi.

Formano anche le appendici a frusta utilizzate per la mobilità cellulare, come ciglia e flagelli.

I microtubuli fungono da percorsi o "strade" in cui si muovono diverse proteine ​​che hanno una funzione di trasporto. Queste proteine ​​sono classificate in due famiglie: kinesine e dineine. Possono percorrere lunghe distanze all'interno della cellula. Il trasporto su brevi distanze viene solitamente eseguito su actina.

Queste proteine ​​sono i "pedoni" delle strade formate da microtubuli. Il suo movimento ricorda da vicino una camminata sul microtubulo.

Il trasporto implica lo spostamento di diversi tipi di elementi o prodotti, come le vescicole. Nelle cellule nervose questo processo è ben noto perché i neurotrasmettitori vengono rilasciati in vescicole.

I microtubuli partecipano anche alla mobilitazione degli organelli. In particolare, l'apparato di Golgi e il reticolo endosplasmico dipendono da questi filamenti per assumere la loro giusta posizione. In assenza di microtubuli (in cellule mutate sperimentalmente), questi organelli cambiano notevolmente la loro posizione.

Altre implicazioni del citoscheletro

Nei batteri

Nelle sezioni precedenti è stato descritto il citoscheletro degli eucarioti. I procarioti hanno anche una struttura simile e hanno componenti analoghi alle tre fibre che costituiscono il citoscheletro tradizionale. A questi filamenti si aggiunge uno dei suoi appartenenti ai batteri: il gruppo MinD-ParA.

Le funzioni del citoscheletro nei batteri sono abbastanza simili alle funzioni che svolgono negli eucarioti: supporto, divisione cellulare, mantenimento della forma cellulare, tra gli altri.

Nel cancro

Clinicamente, i componenti del citoscheletro sono stati associati al cancro.Dal momento che intervengono nei processi di divisione, sono considerati "bersagli" per essere in grado di comprendere e attaccare lo sviluppo di cellule incontrollate.

riferimenti

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... e Walter, P. (2013). Biologia cellulare essenziale. Garland Science.
2. Fletcher, D. A., & Mullins, R. D. (2010). Meccanica cellulare e citoscheletro. natura, 463(7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Il citoscheletro e il cancro. Recensioni su tumori e metastasi, 28(1-2), 5-14.
4. Moseley, J. B. (2013). Una visione estesa del citoscheletro eucariotico. Biologia molecolare della cellula, 24(11), 1615-1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biochimica. Fondamenti per medicina e scienze della vita. Ho invertito.
6. Shih, Y. L., & Rothfield, L. (2006). Il citoscheletro batterico. Recensioni su microbiologia e biologia molecolare, 70(3), 729-754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Fisiologia umana, un approccio integrato. Pan American Medical 4a edizione. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Componenti del citoscheletro per imaging mediante microscopia elettronica. in Metodi e protocolli del citoscheletro (pp. 187-06). Humana Press.