Probabilmente conosci già il ruolo del tuo scheletro nella tua vita; dà struttura al tuo corpo e ti aiuta a muoverti.

Senza di esso, saresti più simile a una macchia umana che a una persona in movimento e funzionante. Come suggerisce il nome, il citoscheletro ha uno scopo molto simile nelle cellule procariotiche ed eucariotiche.

Ti sei mai chiesto cosa fa sembrare le cellule rotonde e impedisce loro di collassare in globi viscidi? O come molti organelli all'interno della cellula si organizzano e si muovono all'interno della cellula o come viaggia la cellula stessa? Le cellule fanno affidamento su un citoscheletro per tutte queste funzioni.

L'importante unità strutturale del citoscheletro è in realtà una rete di fibre proteiche nel citoplasma che dà alla cellula la sua forma e le consente di svolgere importanti funzioni, come le cellule movimento.

Altre informazioni sugli organelli e le funzioni dell'altra cellula.
Perché le cellule hanno bisogno di un citoscheletro?

Mentre alcune persone potrebbero immaginare le cellule come microscopi non strutturati, rivelano i potenti microscopi utilizzati nella biologia cellulare che le cellule sono molto organizzate.

Un componente principale è vitale per mantenere questa forma e livello di organizzazione: il citoscheletro della cellula. I filamenti proteici che compongono il citoscheletro formano una rete di fibre attraverso la cellula.

Questa rete fornisce supporto strutturale alla membrana plasmatica, aiuta a stabilizzare gli organelli nella loro posizione corretta e consente alla cellula di mescolare il suo contenuto attorno come necessario. Per alcuni tipi di cellule, il citoscheletro consente persino alla cellula di muoversi e viaggiare usando strutture specializzate.

Queste si formano dai filamenti proteici quando sono necessarie per la locomozione cellulare.

Il servizio al citoscheletro prevede che modellare la cellula abbia molto senso. Proprio come lo scheletro umano, la rete proteica del citoscheletro crea un supporto strutturale che è cruciale per mantenere l'integrità della cellula e per impedire che collassi nei suoi vicini.

Per le cellule con membrane molto fluide, la rete di proteine che compongono il citoscheletro sono particolarmente importanti per mantenere il contenuto cellulare all'interno della cellula.

Questo si chiama integrità della membrana.
Vantaggi del citoscheletro per le cellule

Alcune cellule altamente specializzate si basano anche sul citoscheletro per supporto strutturale.

Per queste cellule, il mantenimento della forma unica della cellula rende possibile il corretto funzionamento della cellula. Questi includono neuroni o cellule cerebrali, che hanno corpi cellulari rotondi, braccia ramificate chiamate dendriti e code allungate.

Questa caratteristica forma cellulare consente ai neuroni di catturare segnali usando i loro bracci dendrite e passare quei segnali attraverso le code degli assoni e nei dendriti in attesa di una cellula cerebrale vicina. Questo è il modo in cui le cellule cerebrali comunicano tra loro.

Ha anche senso che le cellule traggano beneficio dall'organizzazione che la rete di fibre proteiche del citoscheletro offre loro. Esistono oltre 200 tipi di cellule nel corpo umano e un totale di circa 30 trilioni di cellule in ogni singolo umano del pianeta.

Gli organelli in tutte queste cellule devono eseguire un'ampia varietà di processi cellulari, come la costruzione e la scomposizione di biomolecole, il rilascio di energia per il corpo da utilizzare e l'esecuzione di una serie di reazioni chimiche che rendono possibile la vita.

Perché queste funzioni funzionino bene a livello di un intero organismo, ogni cellula ha bisogno di un analogo struttura e modo di fare le cose.
Quali componenti compongono il citoscheletro

Per svolgere questi ruoli importanti, il citoscheletro si basa su tre distinti tipi di filamenti:

1. Microtubuli
   
2. Filamenti intermedi
   
3. Microfilamenti
   
   

   Queste fibre sono tutte così infinitamente piccole da essere completamente invisibili a occhio nudo. Gli scienziati li hanno scoperti solo dopo che l'invenzione del microscopio elettronico ha messo in luce l'interno della cellula.
   

   Per visualizzare quanto sono piccole queste fibre proteiche, è utile comprendere il concetto di nanometro, che a volte è scritto come nm. I nanometri sono unità di misura proprio come un pollice è un'unità di misura.
   

   Potresti aver intuito dalla parola radice metro che l'unità nanometrica appartiene al sistema metrico, proprio come un centimetro sì.
   Questioni di dimensione
   

   Gli scienziati usano i nanometri per misurare cose estremamente piccole, come atomi e onde luminose.
   

   Questo perché un nanometro equivale a un miliardesimo di metro. Ciò significa che se prendessi un metro misuratore, che è lungo circa 3 piedi quando convertito nel sistema di misura americano, e lo rompi in un miliardo di pezzi uguali, un singolo pezzo sarebbe uguale a un nanometro.
   

   Ora immagina di poter tagliare i filamenti proteici che compongono il citoscheletro della cellula e misurare il diametro attraverso la faccia tagliata.
   

   Ogni fibra misurerebbe tra 3 e 25 nanometri di diametro, a seconda del tipo di filamento. Per il contesto, un capello umano ha un diametro di 75.000 nanometri. Come puoi vedere, i filamenti che compongono il citoscheletro sono incredibilmente piccoli.
   

   I microtubuli sono la più grande delle tre fibre del citoscheletro, con un diametro compreso tra 20 e 25 nanometri. I filamenti intermedi sono le fibre di media dimensione del citoscheletro e misurano circa 10 nanometri di diametro.
   

   I filamenti proteici più piccoli trovati nel citoscheletro sono i microfilamenti. Queste fibre filiformi misurano da 3 a 6 nanometri di diametro.
   

   In termini reali, è fino a 25.000 volte più piccola del diametro di un capello umano medio.
   ••• Ruolo scientifico dei microtubuli nel citoscheletro
   

   I microtubuli prendono il nome dalla loro forma generale e dal tipo di proteina che contengono. Sono simili a tubi e formati da unità ripetitive di polimeri di proteine alfa e beta-tubulina che si collegano insieme.
   

   Maggiori informazioni sulla funzione principale dei microtubuli nelle cellule.
   

   Se dovessi visualizzare filamenti di microtubuli al microscopio elettronico, sembrerebbero catene di piccole proteine intrecciate in un reticolo a spirale stretto.
   

   Ogni unità proteica si lega con tutte le unità circostanti, producendo una struttura molto forte, molto rigida. In effetti, i microtubuli sono il componente strutturale più rigido che puoi trovare nelle cellule animali, che non hanno pareti cellulari come le cellule vegetali.
   

   Ma i microtubuli non sono solo rigidi. Resistono anche alle forze di compressione e torsione. Questa qualità aumenta la capacità del microtubulo di mantenere la forma e l'integrità della cellula, anche sotto pressione.
   

   I microtubuli conferiscono anche alla polarità della cellula, il che significa che la cellula ha due lati o poli unici. Questa polarità fa parte di ciò che consente alla cellula di organizzare i suoi componenti, come organelli e altre porzioni del citoscheletro, perché fornisce alla cellula un modo per orientare tali componenti in relazione ai poli.
   Microtubuli e movimento All'interno della cellula

   I microtubuli supportano anche il movimento del contenuto della cellula all'interno della cellula.
   

   I filamenti dei microtubuli formano tracce, che agiscono come binari ferroviari o autostrade nella cellula. I trasportatori di vescicole seguono queste tracce per spostare il carico cellulare nel citoplasma. Queste tracce sono cruciali per rimuovere il contenuto cellulare indesiderato come proteine ripiegate male, organelli vecchi o rotti e invasori patogeni, come batteri e virus. , il lisosoma. Lì, il lisosoma recupera e riutilizza alcune parti e degrada altre parti.
   

   Il sistema di tracciamento aiuta anche la cellula a spostare biomolecole di nuova costruzione, come proteine e lipidi, fuori dagli organelli di produzione e nei luoghi in cui la cellula necessita molecole.
   

   Ad esempio, i trasportatori di vescicole usano tracce di microtubuli per spostare le proteine della membrana cellulare dagli organelli alla membrana cellulare.
   Microtubuli e movimento cellulare
   

   Solo alcune cellule possono usare la locomozione cellulare per viaggiare e quelli che generalmente fanno affidamento su strutture mobili specializzate fatte di fibre di microtubuli.
   

   La cellula spermatica è probabilmente il modo più semplice per visualizzare queste cellule viaggianti.
   

   Come sapete, le cellule spermatiche sembrano un po 'come girini con lunghe code, o flagelli, che frustano per nuotare verso la loro destinazione e fecondare una cellula uovo. La coda dello sperma è fatta di tubulina ed è un esempio di un filamento di microtubulo usato per la locomozione cellulare.
   

   Un'altra struttura motoria ben nota gioca un ruolo anche nella riproduzione è la ciglia. Queste strutture motili simili a capelli ricoprono le tube di Falloppio e usano un movimento ondulatorio per spostare l'uovo attraverso la tuba di Falloppio e nell'utero. Queste ciglia sono fibre di microtubuli.
   Ruolo dei filamenti intermedi nel citoscheletro
   

   I filamenti intermedi sono il secondo tipo di fibra presente nel citoscheletro. Puoi immaginarli come il vero scheletro della cellula poiché il loro unico ruolo è il supporto strutturale. Queste fibre proteiche contengono cheratina, che è una proteina comune che potresti riconoscere dai prodotti per la cura del corpo.
   

   Questa proteina costituisce i capelli, le unghie e lo strato superiore della pelle. È anche la proteina che forma corna, artigli e zoccoli di altri animali. La cheratina è molto forte e utile per proteggere dai danni.
   

   Il ruolo principale dei filamenti intermedi è la formazione della matrice di proteine strutturali sotto la membrana cellulare. È come una rete di supporto che dà struttura e forma alla cellula. Inoltre conferisce un po 'di elasticità alla cellula, consentendole di rispondere in modo flessibile sotto stress.
   Filamenti intermedi e ancoraggio di organelli
   

   Uno dei lavori importanti svolti dai filamenti intermedi è di aiutare a tenere gli organelli nei posti giusti all'interno la cellula. Ad esempio, i filamenti intermedi ancorano il nucleo nella sua posizione corretta all'interno della cellula.
   

   Questo ancoraggio è cruciale per i processi cellulari poiché i vari organelli all'interno di una cellula devono lavorare insieme per svolgere quelle funzioni cellulari. Nel caso del nucleo, legare questo importante organello alla matrice del citoscheletro significa che gli organelli che fanno affidamento sulle istruzioni del DNA del nucleo per svolgere il proprio lavoro possono accedere facilmente a tali informazioni tramite messaggeri e trasportatori.
   

   Questo importante compito potrebbe essere impossibile se il nucleo non fosse ancorato perché quei messaggeri e trasportatori avrebbero dovuto viaggiare in giro cercando nel citoplasma un nucleo errante!
   Ruolo dei microfilamenti nel citoscheletro
   

   Microfilamenti, chiamati anche filamenti di actina , sono catene di proteine dell'actina intrecciate in un'asta a spirale. Questa proteina è nota soprattutto per il suo ruolo nelle cellule muscolari. Lì, lavorano con un'altra proteina chiamata miosina
   per consentire la contrazione muscolare.
   

   Quando si tratta del citoscheletro, i microfilamenti non sono solo le fibre più piccole. Sono anche i più dinamici. Come tutte le fibre di citoscheletro, i microfilamenti forniscono supporto strutturale alle cellule. A causa delle loro caratteristiche uniche, i microfilamenti tendono a presentarsi ai bordi della cellula.
   

   La natura dinamica dei filamenti di actina significa che queste fibre proteiche possono cambiare rapidamente lunghezza per soddisfare le mutevoli esigenze strutturali della cellula. Ciò consente alla cellula di alterare la sua forma o dimensione o persino di formare proiezioni speciali che si estendono all'esterno della cellula, come filopodia
   , lamellipodia
   e microvilli
   .
   Proiezioni di microfilamenti
   

   Puoi immaginare i filopodi come sensori che una cellula proietta per rilevare l'ambiente circostante, raccogliere segnali chimici e persino cambiare la direzione della cellula, se si sta muovendo. Gli scienziati a volte chiamano anche filopodia microspike
   .
   

   Filopodia può far parte di un altro tipo di proiezione speciale, la lamellipodia. Questa è una struttura a forma di piede che aiuta la cellula a muoversi e viaggiare.
   

   I microvilli sono come piccoli peli o dita usati dalla cellula durante la diffusione. La forma di queste proiezioni aumenta l'area della superficie in modo che ci sia più spazio per le molecole di muoversi attraverso la membrana attraverso processi come l'assorbimento.
   

   Queste dita svolgono anche un'affascinante funzione chiamata streaming del citoplasma.
   

   Ciò si verifica quando i filamenti di actina penetrano nel citoplasma per mantenerlo in movimento. Lo streaming di citoplasma aumenta la diffusione e aiuta a spostare materiali ricercati, come nutrienti e materiali indesiderati, come rifiuti e detriti cellulari, all'interno della cellula.