ISTOLOGIA UNIPG. citoscheletro RETE MICROTRABECOLARE

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1 Il citoscheletro Definizione operativa: è l insieme di strutture filamentose, di natura proteica, che restano nel citoplasma della cellula eucariotica dopo estrazione con detergenti non ionici.

2 ISTOLOGIA UNIPG citoscheletro RETE MICROTRABECOLARE

3 CITOSCHELETRO È costituito da 3 classi di proteine del citosol che si aggregano a formare filamenti specifici Microtubuli di 25 nm di diametro, composti dalla proteina globulare tubulina Filamenti intermedi di 10 nm, formati da diverse proteine fibrose, che variano nei diversi tipi cellulari Microfilamenti di 5 nm, composti dalla proteina globulare actina

4 A B C Microtubuli Filamenti intermedi ISTOLOGIA Microfilamenti o filamenti sottili (di actina) UNIPG Schema che raffigura i tre tipi di elementi citoscheletrici

5 CITOSCHELETRO Fornisce un supporto stabile per organuli e macromolecole entro il citoplasma libero Presiede alla motilità cellulare (traffico citoplasmatico di organuli e vescicole, raggruppamento o clustering dei recettori di membrana, emissione di pseudopodia, divisione cellulare, locomozione, ecc.) Contribuisce a definire la forma della cellula.

6 Due tipologie di citoscheletro - Citoscheletro Statico (microtubuli e filamenti intermedi) - Citoscheletro Dinamico (microfilamenti e proteine contrattili associate)

7 Citoscheletro Dinamico Nel citoplasma, ci sono molecole capaci di variare attivamente la loro posizione reciproca nello spazio e che, interagendo con l impalcatura, generano il movimento. Queste macromolecole sono l actina, le miosine, le molecole miosina-simili e le proteine con funzione di regolazione ad esse associate.

8 I microfilamenti I microfilamenti sono formati da una proteina globulare, l actina-g (42 kd), che polimerizza in filamenti polarizzati di actina-f. Sono presenti in tutte le cellule e, in misura maggiore, nelle cellule contrattili. Formano una rete che stabilizza la forma cellulare e che può anche permetterne il cambiamento ISTOLOGIA UNIPG Si trovano anche nei microvilli e nelle stereociglia

9 L actina E' una proteina globulare di p.m dalton. I monomeri sono indicati come actina G e sono capaci di polimerizzare formando una struttura simile ad una collana di perle detta di actina F. I filamenti polimerizzati si intrecciano a due a due a spirale formando i microfilamenti, visibili al M.E. raggruppati in fasci. L'attività biologica dell'actina si esplica nel legame con la miosina, attivando la capacità di quest'ultima di catalizzare la scissione dell'atp.

10 Microfilamenti di actina: assemblaggio ISTOLOGIA UNIPG Monomeri di actina G polimerizzano in lunghi filamenti di actina F (spessore 7 nm circa)

11 Microfilamenti: la miosina La miosina ha un p.m. di dalton, è un esamero formato da due catene pesanti, di p.m dalton e da quattro catene leggere uguali a due a due con p.m. diversi secondo le cellule considerate (15-27 Kda). Due catene leggere sono dette essenziali è sono indispensabili per lo svolgimento della catalisi nella scissione dell'atp (attività ATPasica), mentre le altre due catene leggere sono dette regolatrici, e controllano il rapporto con l'actina.

12 Attività ATPasica ISTOLOGIA UNIPG Interazione actina-miosina nella contrazione muscolare

13 I filamenti di actina formano fasci di varia lunghezza in base alle funzioni da svolgere nelle cellule non muscolari. Questi fasci si associano in tre differenti tipi: Reti gelificate in associazione alla filamina (impalcatura della corteccia cellulare) Fasci paralleli in associazione a villina e fimbrina (impalcatura dei microvilli) Fibrille contrattili in associazione alla miosina (movimento di vescicole e organelli, eso- ed endocitosi, migrazione cellulare)

14 1) RETI GELIFICATE: Corteccia cellulare Membrana plasmatica ISTOLOGIA UNIPG actina filamina E composta da un fitto feltro di actina e proteine di collegamento, tra le quali spicca la filamina. La proteina gelsolina (in presenza di Ca++ ed ATP) rompe i filamenti di actina diminuendo la viscosità della rete gelificata, consentendo così variazioni di forma cellulare o la fusione di vescicole e granuli di secrezione con il plasmalemma.

15 Strutture citoscheletriche all interno del microvillo ISTOLOGIA UNIPG sezione sezione longitudinale trasversale

16 ISTOLOGIA UNIPG L impalcatura citoscheletrica dei microvilli si continua con il terminal web (trama terminale) una rete contrattile di actina e spettrina. La contrazione della trama determina una espansione dei microvilli e una loro maggiore efficienza nell assorbimento.

17 Microfilamenti della trama terminale ISTOLOGIA UNIPG

18 ISTOLOGIA UNIPG Ciglia e microvilli possono coesistere nella stessa cellula ISTOLOGIA UNIPG

19 3) FIBRILLE CONTRATTILI: associazioni con la miosina ISTOLOGIA UNIPG ACTINA MIOSINA

20 Il movimento cellulare ISTOLOGIA UNIPG

21 Movimento migratorio di un fibroblasto in ISTOLOGIA coltura In azzurro: zone di aggregazione di actina UNIPG

22 Motilità cellulare actino-mediata: movimento ameboide 1. L estroflessione di uno pseudopodio è un movimento propulsivo dovuto alla polimerizzazione di G-actina in F- actina ma non comporta il movimento complessivo della cellula. 2. In questa fase, lo psudopodio si ancora al substrato tramite la formazione adesiva detta placca di adesione 3. Solo dopo la formazione della placca di adesione, la retrazione attiva produce movimento dell intera cellula verso il punto di contatto dello pseudopodio con il substrato. La retrazione è dovuta all interazione contrattile actina-miosina con consumo di ATP.

23 Microvilli Microvilli ISTOLOGIA In sezione longitudinale In sezione trasversale zonula occludens UNIPG

24 FILAMENTI INTERMEDI (FI) Sono le strutture più stabili e insolubili del citoscheletro Sono presenti solo negli organismi pluricellulari Sono raggruppati in sei classi che sono presenti a seconda del tipo di tessuto

25 Classi dei FI I classe cheratine acide (epiteli) II classe cherat. basiche o neutre (epiteli) III classe vimentina (fibroblasti, cell. endotel.) desmina (cellule muscolari) GFAP* (astrociti, c. di Schwann) IV classe prot. dei neurofilam. (NF) (neuroni) V classe lamìne nucleari A, B e C (involucro nucleare) VI classe nestina (in varie cellule staminali) * proteina fibrillare acida della glia delle cellule nervose

26 Filamenti intermedi nei desmosomi ISTOLOGIA Placca di desmoplachina UNIPG desmogleine Filamenti di citocheratina

27 Filamenti intermedi nel neurone: I neurofilamenti ISTOLOGIA UNIPG

28 I microtubuli Nella cellula in interfase costituiscono una impalcatura per gli organelli e per mantenere la forma cellulare. Compongono il fuso mitotico e meiotico (sono strutture labili) Sono presenti nelle ciglia e nel flagello (come strutture stabili)

29 I microtubuli 5-7 nm 13 1 I microtubuli sono formati da 13 protofilamenti di subunità alternate di tubulina α e β (55 kd). + Sono strutture polarizzate Formano un impalcatura di sostegno per gli organuli cellulari Costituiscono una via preferenziale di movimento per le vescicole di secrezione e, nell assone, partecipano al trasporto assonico. Formano l apparato del fuso (nella mitosi e nella meiosi) Formano l assonema nelle ciglia e nei flagelli, contribuendo al loro movimento. -

30 Polarità dei microtubuli, che presentano un estremità (-) ed una estremità (+) ISTOLOGIA Microtubuli e proteine motore: :// PLAOupnsiftwdaiyfsWrG2VsONuOELyQzW&index=2

31 Polarità dei microtubuli, che presentano un estremità (-) ed una estremità (+) ISTOLOGIA UNIPG

32 Microtubuli nella cellula in interfase ISTOLOGIA UNIPG Immunofluorescenza con anticorpi anti-tubulina

33 MAP: chinesina e dineina citoplasmatica CHINESINA ISTOLOGIA UNIPG Molecole di chinesina e di dineina citoplasmatica fungono da motori microtubulari, veicolando ipotetici organelli lungo un microtubulo DINEINA CITOPLASMATICA

34 altre animazioni Molecular Motor Struts Like Drunken Sailor Molecular motors, built from proteins, are a kind of transport service that keep us functioning by trafficking essential chemical packages throughout the cell. To understand how molecular motors work, some researchers are creating animations. Here, each "leg" of a molecular motor called dynein moves as it progresses along a cellular structure called a microtubule. New data collected by a team led by Samara Reck-Peterson and published online Jan. 8, 2012, in "Nature Structural & Molecular Biology" suggest that dynein's walk is even stranger than the one modeled.

35 MAP: chinesina bipolare ISTOLOGIA La chinesina bipolare potrebbe mediare lo scorrimento reciproco dei microtubuli (ad esempio, quelli dell apparato mitotico)

36 Microtubuli del fuso mitotico colorati (in verde) con anticorpi fluorescenti antitubulina (i cromosomi sono in rosso). ISTOLOGIA UNIPG

37 CIGLIA E FLAGELLI Le ciglia sono appendici cellulari lunghe dai 5 ai 10 µm, di diametro pari a circa 0,2 µm. Perciò, sono al limite del potere risolutivo del MO. ISTOLOGIA UNIPG a b Spermatozoi di cavia (a) e umani (b). Il flagello può raggiungere i 60 µm di lunghezza nell uomo.

38 Ciglia in sezione trasversale e longitudinale al ME ISTOLOGIA UNIPG Organizzazione 9+2 dell assonema

39 Struttura del ciglio ISTOLOGIA UNIPG

40 B1 A B2 ISTOLOGIA UNIPG A Fuso mitotico con microtubuli (A) e le due coppie di centrioli (diplosomi, B1 e B2) Centriolo dell apparato mitotico: la struttura del corpo basale è identica a quella del centriolo

41 ISTOLOGIA A Spermatozoo in sezione longitudinale (A) e trasversale, a vari livelli (B) UNIPG B

42 Scorrimento dei tubuli ciliari ISTOLOGIA UNIPG