Il citoscheletro

Un tempo i biologi pensavano che gli organuli galleggiassero nella cellula.

Oggi invece sappiamo che dentro la cellula esiste una rete di filamenti proteici chiamati citoscheletro.

Questa rete ha diverse funzioni:

1) mantiene la forma delle cellule dando un sostegno strutturale

2) fissa gli organuli al suo interno

3) permette il movimento di organuli e vescicole all'interno della cellula

4) permette il movimento della cellula se mobile

Nella cellula eucariotica ci sono almeno tre tipi di fibre cui spesso non è semplice attribuire singole funzioni. Probabilmente diversi tipi di fibre sono responsabili di una stessa funzione.

1) microtubuli, già citati nel post precedente

Si tratta di piccoli tubuli cavi (Ø 25 nm) formate da dimeri  di α e  β tubulina. Tali dimeri si associano avvolgendosi ad elica. Vengono continuamente assemblati e demoliti.

Nelle cellule animali si sviluppano da un centro di organizzazione chiamato centrosoma formato dai due centrioli ad angolo retto di cui abbiamo già parlato. 

Fino a poco tempo fa si pensava che il centrosoma fosse presente in tutte le cellule animali.   Di recente si sono però scoperti animali privi di centrosoma.

Di recente si sono però scoperti animali privi di centrosoma. Si tratta di planarie  (Schmidtea mediterranea), appartenenti al Phylum dei platelminti (vermi piatti). Per approfondire l'argomento si consiglia il seguente link:

aula di scienze (zanichelli)

Funzioni dei microtubuli:

a) Hanno un ruolo nel  mantenimento della forma cellulare

b) Prendono parte alla divisione cellulare formando il fuso mitotico

c) Partecipano ai movimenti degli organuli nel senso che agiscono da binari lungo i quali gli organuli provvisti di proteine motrici possono muoversi

d) permettono il  movimento della cellula quando il movimento avviene mediante ciglia e flagelli che, come già noto, sono formati da microtubuli

2) microfilamenti

 Hanno un Ø di 8 nm. Pertanto non sono visibili al microscopio ottico.

Sono formati da una proteina globulare: l'actina che forma due catene avvolte ad elica l'una sull'altra.

Funzioni:

a) contribuiscono al mantenimento della forma

b) partecipano al movimento degli organuli

c) Permettono il movimento cellulare quando la cellula si muove per movimenti ameboidi.

Quando i microfilamenti sono coinvolti nel movimento  interviene una proteina motrice che è la miosina, la stessa che, insieme all'actina, forma le fibre muscolari.

3) Filamenti intermedi

Hanno un Ø di 10 nm. 

Sono formati da proteine fibrose (filamentose) che si avvolgono come a formare cordoni.

Funzione:

Non molto chiara. Sappiamo che conferiscono resistenza meccanica e questo spiega perché sono abbondanti nella pelle. Con queste caratteristiche possono contribuire anche al mantenimento della forma.

Inoltre pare  che il nucleo ed altri organuli vengano mantenuti in posizione fissa da questi filamenti come risulta evidente dalla seguente figura in cui vengono rappresentati anche altre fibre del citoscheletro:

I filamenti intermedi sono gli elementi più permanenti del citoscheletro.

Si ricorda che il citoscheletro nel complesso  è una struttura dinamica che varia con l'attività cellulare.

Quanto detto sopra è riferito essenzialmente alla cellula eucariotica fermo restando che, mentre  fino a poco tempo fa si riteneva che il citoscheletro esistesse solo negli eucarioti, recentemente si è scoperto che una forma di citoscheletro esiste anche nei batteri.

Si cita al riguardo il seguente articolo pubblicato su "Le Scienze"

Le Scienze 27 marzo 2001

La forma dei batteri

Una delle caratteristiche che rende unici gli organismi più progrediti è la presenza di un citoscheletro, una struttura di proteine che controlla la forma delle cellule. I batteri sono però privi di questa struttura interna ed è quindi la loro rigida parete cellulare a mantenere la forma, o almeno così si pensava finora. 

Un gruppo di scienziati della Oxford University ha però scoperto due proteine che nel Bacillus subtilis, che ha la forma di un bastoncello, agiscono come un citoscheletro. 

Il citoscheletro è composto normalmente di actina, una proteina che forma lunghi filamenti. Anche i batteri hanno geni che controllano la forma della cellula, ma la maggior parte di essi è coinvolta nella costruzione della parete cellulare. 

Gli scienziati hanno però a lungo sospettato che due geni in particolare, mreB e mbl, che assomigliano al gene dell'actina degli eucarioti, avessero a che fare con il mantenimento della forma della cellula. Per verificare questa ipotesi, Jeffrey Errington e colleghi hanno provato a eliminare a turno questi geni dal B. subtilis. 

Come risultato, i batteri senza il gene mreB non erano in grado di mantenere la loro larghezza e hanno sviluppato un rigonfiamento centrale, prima di morire. Senza mbl, invece, i batteri non hanno più controllo sulla loro lunghezza e crescono in forme anormalmente piegate. 

Gli scienziati hanno poi analizzato attentamente queste proteine per capirne l'azione, scoprendo che entrambe formano una specie di elica. Nel caso della proteina codificata da mreB, l'elica corre attorno al centro del batterio, nel senso della larghezza. L'elica della proteina codificata da mbl corre invece lungo tutta la cellula, e mantiene la sua lunghezza come una molla. 

Nel loro articolo, pubblicato su «Cell», i ricercatori riferiscono anche di aver osservato geni del tipo di mreB solo in batteri dotati di una forma specifica e non in quelli sferici. È probabile quindi che le due proteine interagiscano anche con la parete cellulare, anche se non si sa ancora in quale modo.