Dacă ar fi să înlăturăm toate organitele dintr-o celulă, în citoplasmă ar rămâne ionii și moleculele organice, precum și o rețea de proteine filamentoase care mențin forma celulei, susțin anumite organite, permit citoplasmei și veziculelor să se deplaseze în interiorul celulei și ajută la mișcarea celulelor din organismele pluricelulare. Această rețea de proteine filamentoase poartă denumirea de citoschelet.
Există trei tipuri de fibre care alcătuiesc citoscheletul: microfilamente, filamente intermediare și microtubuli (Figura 1).
Figura 1 – Microfilamentele întăresc cortexul de la periferia celulei. Ele rezistă la tensiune la fel ca niște benzi de cauciuc. Microtubulii mențin forma celulei rezistând la compresiune. Filamentele intermediare mențin organitele pe poziție.
Microfilamentele
Dintre cele trei tipuri de proteine filamentoase care alcătuiesc citoscheletul, microfilamentele sunt cele mai subțiri. Ele au rol în mișcarea celulară, au un diametru de 7 nanometri și sunt formate din două catene de proteine globulare împletite (Figura 2). Proteina globulară se numește actină, motiv pentru care microfilamentele se mai numesc filamente de actină.
Figura 2 – Un microfilament este format din catene de actină împletite
Asamblarea actinei sub formă de filamente este activată de către ATP, iar filamentele servesc ca o pistă pentru deplasarea proteinei motorii denumite miozină. Acest lucru permite actinei să participe la evenimente celulare care necesită mișcare, cum sunt diviziunea celulară și fluxul citoplasmatic (mișcarea circulară a citoplasmei din celulele vegetale).
Actina și miozina se găsesc din abundență în celulele musculare. Atunci când filamentele celor două proteine alunecă unul pe lângă celălalt, are loc contracția musculară.
Microfilamentele conferă, de asemenea, rigiditate și formă celulei. Ele se pot dezasambla și reforma cu rapiditate, ceea ce permite celulei să-și schimbe forma și să se deplaseze. Un exemplu în acest sens sunt globulele albe, care se pot deplasa la locul infecției pentru a fagocita agenții patogeni.
Filamentele intermediare
Filamentele intermediare sunt formate din mai multe catene de proteine fibroase împletite. Diametrul lor este între 8 și 10 nanometri.
Figura 3 – Un filament intermediar este format prin împletirea mai multor catene de proteine fibroase.
Filamentele intermediare nu au rol în mișcarea celulei, funcția lor fiind strict structurală. Ele sunt rezistente la compresiune, menținând astfel forma celulei; de asemenea, contribuie la ancorarea nucleului și a altor organite celulare.
Filamentele intermediare reprezintă cel mai divers grup de elemente ale citoscheletului. În structura lor intră mai multe tipuri de proteine fibroase. Cea mai cunoscută dintre acestea este cheratina, proteină fibroasă care întărește părul, unghiile și epiderma.
Microtubulii
După cum le spune și numele, microtubulii sunt tuburi subțiri și goale în interior (Figura 4). Pereții lor sunt formați din dimeri polimerizați ai α-tubulinei și β-tubulinei. Având un diametru de circa 25 de nanometri, microtubulii sunt cele mai groase elemente ale citoscheletului. Ei ajută celula să reziste la compresiune, oferă o cale pe care veziculele să se deplaseze prin celulă și trag cromozomii replicați la capetele opuse ale celulei în timpul diviziunii. La fel ca microfilamentele, microtubulii se pot dezasambla și reforma cu rapiditate.
Figura 4 – Microtubulii sunt goi la interior. Pereții lor sunt formați din 13 dimeri polimerizați ai alfa- și beta-tubulinei (imaginea din dreapta).
Microtubulii sunt elementele structurale ale flagelilor, cililor și centriolilor. În celulele animale, centriolul este centrul de organizare a microtubulilor.
Flagelii și cilii
Flagelii sunt structuri alungite, asemănătoare unui fir de păr, care se extind din membrana celulară și permit întregii celule să se deplaseze. Exemple de celule cu flageli sunt spermatozoizii, Euglena și unele procariote. O celulă poate avea unul sau câțiva flageli.
Pe de altă parte, celulele pot avea numeroși cili răspândiți pe întreaga suprafață a membranei celulare. Cilii sunt structuri scurte, asemănătoare firelor de păr, care mișcă întreaga celulă (cum este cazul parameciului) sau substanțele de-a lungul suprafeței exterioare a celulei (de exemplu, cilii celulelor care căptușesc trompele uterine și care deplasează ovulul spre uter sau cilii celulelor care căptușesc tractul respirator și care împing particulele de materie înspre nări).
În ciuda diferențelor în lungime și număr, flagelii și cilii prezintă un aranjament structural comun de microtubuli denumit „matrice 9 + 2”. Fiecare cil sau flagel este alcătuit dintr-un inel de nouă dublete de microtubuli care înconjoară un singur dublet de microtubuli situat în centru (Figura 5).
Figura 5 – Doi flageli observați la microscopul electronic cu transmisie. Se poate observa „matricea 9 + 2”.
Sursa (text și ilustrații): Openstax.org (CC BY 4.0)