Anatomia di una cellula eucariote – 1) Il citoscheletro

Nel post precedente vi ho parlato delle differenze tra una cellula eucariote e una procariote. Nel quotidiano, io studio le cellule eucariote, i mattoni che servono per costruire il nostro corpo, o, se vi piacciono i Lego, potete pensare ad una cellula come un mattoncino Lego che vi serve per costruire quello che più vi piace.

Come vi ho già spiegato in Cellule e DNA, tutte le cellule (con pochissime eccezioni) contengono il DNA, ma sono ben lontane dall’essere semplicemente uno scrigno dove conservare il DNA!

Il DNA non è semplicemente contenuto nella cellula, ma all’interno di essa è “impacchettato” all’interno del nucleo. Quindi, il DNA è separato dall’ambiente esterno da 2 membrane: quella esterna (citoplasmatica) e quella nucleare (che definisce il nucleo stesso).

Oltre al nucleo, nella cellula sono contenuti tantissimi altri componenti. Esiste un citoscheletro, il vero e proprio scheletro cellulare, che permette alle cellule di mantenere la propria forma, di ancorare i diversi componenti in specifiche posizioni, di spostare componenti al loro interno e persino di muoversi nel loro ambiente (migrazione cellulare). Potete immaginare il citoscheletro come una rete di autostrade interconnesse che spaziano in tutto il citoplasma. I 3 componenti del citoscheletro sono i microfilamenti, i microtubuli e i filamenti intermedi (Fig. 1).

cytoskeletal-filaments

Figura 1: I tre componenti del citoscheletro.

I microfilamenti (o filamenti di actina) vengono formati dall’aggregazione di una proteina, l’actina (Fig. 2 e 3), e la loro funzione principale è di permettere la migrazione cellulare (il movimento delle cellule), di generare contrazione e di mantenere la forma della cellula.

microfilamentsfigure1

Figura 2: Formazione di un filamento di actina (immagine tratta da https://micro.magnet.fsu.edu/cells/animalcell.html

11-rpe1-centrin-gfp-control-2-dapi-and-phalloidin-merge-with-scale-bar

Figura 3: La rete di microfilamenti in una cellula eucariote. Blu = nucleo, magenta = microfilamenti. Le strutture cellulari possone essere visualizzate con la tecnica dell’immunofluorescenza, secondo cui molecole che riconoscono specifiche strutture sono etichettate con altre molecole che producono fluorescenza visualizzata tramite microscopio. I colori non sono naturalmente i colori reali. Scala in basso a destra.

I filamenti intermedi devono il loro nome al fatto che abbiano uno spessore intermedio tra microfilamenti (<10 nm – 1 nanometro = 1 bilionesimo di metro, 1/1.000.000.000, 10^-9 m) e microtubuli (25 nm). Le proteine che li compongono variano a seconda del tipo cellulare. Costituiscono i filamenti più stabili del citoscheletro conferendo così resistenza a stress meccanici e permettendo l’ancoraggio dei diversi componendi in determinate posizioni all’interno della cellula.

 

intermediate-filaments

Figura 4: Formazione dei filamenti intermedi. Per maggiori informazioni vi invito a dare un’occhiata al sito https://micro.magnet.fsu.edu/cells/intermediatefilaments/intermediatefilaments.html

I microtubuli sono cilindri cavi formati dall’associazione di 2 proteine, tubulina-alpha e tubulina-beta. L’associazione tra le due tubuline è estremamente dinamica. Infatti, i microtubuli sono i componenti citoscheletrici più dinamici della cellula e sono caratterizzati da instabilità dinamica, cioè si formano (polimerizzano) e disassemblano (depolimerizzano) in continuazione, a meno che proteine specifiche ne impediscano la depolimerizzazione, aumentando così la loro stabilità. I microtubuli possono essere definiti come le autostrade della cellula, dal momento che permettono il transito di vescicole e altri componenti cellulari all’interno del citoplasma (Fig. 5).

merge

Figura 5: La rete di microtubuli in una cellula eucariote. Blu = nucleo, rosso = micrutubuli.

Oltre a questo, i  microtubuli formano 2 strutture cellulari specializzate: ciglia e flagelli. I flagelli sono strutture che protrudono dal corpo cellulare e forniscono motilità cellulare (un esempio è il flagello dello spermatozoo; Fig. 6); anche le ciglia sono lunghe protrusioni cellulari e possono essere mobili (un esempio sono le ciglia vibratili che ricoprono la nostra trachea permettendo così la generazione del flusso di muco; Fig. 8) o statiche, con particolare riferimento al ciglio primario (Fig. 7). Quest’ultimo può essere definito come un’antenna cellulare in grado di captare segnali dall’ambiente esterno che sono importanti per le funzioni cellulari.

Un post sarà dedicato alla descrizione più dettagliata di ciglia e flagelli.

eukaryotic-flagella6

Figure 6: Struttura schematica di un flagello eucariote. Il flagello si estende all’esterno della cellula. Immagine ottenuta da: http://www.majordifferences.com/2014/04/difference-between-prokaryotic-and_23.html#.WIZoIBvhBPY

cilium_centrosome

Figura 7: Struttura schematica del ciglio primario. Come il flagello, anche il ciglio si estende all’esterno della cellula. Figura tratta da: stearnslab.stanford.edu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

normal_lungtrachea2a

Figura 8: Ciglia mobili che rivestono specifiche cellule che compongono la trachea. Immagine ottenuta tramite microscopia elettronica. Il ciglio primario ha la stessa conformazione, ma ne esiste uno per cellula, invece dei moltiplici che vediamo in questa immagine. Fotografia tratta da: http://www.histology-world.com/photoalbum/displayimage.php?album=31&pid=270

 

 

Annunci