Sbobina Lezione 7 - 1 PDF

Biologia, 12/12/2023 Sbobinatori : Simona Papa , Ludovica Fantozzi ,Stefano Jurj, Francesca Romana Anelli CITOSCHELETRO Se vogliamo considerarlo in generale, il citoscheletro rappresenta il tessuto citoscheletrico del nostro organismo. Il citoscheletro è un sistema di filamenti che costituiscono...

Biologia, 12/12/2023 Sbobinatori : Simona Papa , Ludovica Fantozzi ,Stefano Jurj, Francesca Romana Anelli CITOSCHELETRO Se vogliamo considerarlo in generale, il citoscheletro rappresenta il tessuto citoscheletrico del nostro organismo. Il citoscheletro è un sistema di filamenti che costituiscono lo «scheletro» e la «muscolatura» della cellula eucariotica. Il citoscheletro fornisce resistenza, sostegno meccanico, forza alle nostre cellule. Rappresenta un sistema altamente dinamico, formato da densa rete di fibre proteiche: - Globulari che possono partecipare ad altre reazioni cellulari (microtubuli, microfilamenti) - Fibrose (filamenti intermedi). FUNZIONI 1. Rappresenta impalcatura della cellula, conferisce resistenza meccanica, resistendo alle forze che tendono a deformare la cellula. 2. controlla la forma cellulare ( ogni cellula a seconda del tessuto che la costituisce ha una forma diversa) 3. permette e indirizza il movimento della cellula stessa generando la forza che permette lo spostamento di una singola cellula ma permette anche il traffico all’interno della cellula 4. stabilisce anche la posizione degli organelli in modo ordinato 5. dirige i movimenti degli organuli, delle vescicole che percorrono le fibre del citoscheletro e raggiungono il proprio bersaglio 6. rappresenta una componente fondamentale per la divisione cellulare: durante il ciclo cellulare, i microtubuli del citoscheletro, nell’anafase, prendono contatto con i cromosomi tirandoli al polo opposto della cellula 7. durante la citochinesi, separazione del citoplasma, si crea un anello contrattile di actina, che attraverso la sua contrazione crea una strozzatura nel citoplasma, permettendo così la divisione del citoplasma. Il citoscheletro è costituito dall’insieme di 3 filamenti: microfilamenti, microtubuli e filamenti intermedi. FILAMENTI INTERMEDI Costituiti da proteine fibrose diverse a seconda della cellula. MICROTUBULI Sono delle strutture cave, il cui interno è vuoto. Sono polimeri della proteina tubulina. Hanno uno spessore di 25 nanometri. MICROFILAMENTI Costituiti da monomeri di actina. Funzioni: 1. motilità cellulare 2. fagocitosi 3. citochinesi 4. movimenti contrattili e contrazione muscolare 5. formazione dei microvilli 6. formazione delle stereociglia ( nell’organo del Corti nell’orecchio interno). I microfilamenti hanno un diametro di circa 7 nanometri. I filamenti di actina sono formati da due tipi diversi di monomeri: - G actina, cioè actina glomerulare. I monomeri di G actina si inseriscono nel microfilamento andando a creare il filamento stesso. I monomeri sono ubiquitari perché partecipano alla determinazione della formazione della cellula e quindi tutte le cellule hanno bisogno di questa proteina per strutturarsi e creare la propria forma. - F actina cioè actina filamentosa, quindi filamento costituito da tanti monomeri di actina G che vanno a formare il filamento di actina F. I microfilamenti sono multifunzionali. Sono capaci di produrre forza contrattile grazie all’azione dell’actina che interagisce con la miosina. ASSEMBLAGGIO MICROFILAMENTI Possiamo distinguere nel filamento un’estremità positiva e un’estremità negativa quindi si crea una polarità, cioè a livello dell’estremità positiva c’è una crescita molto più veloce rispetto a quella negativa in cui l’inserimento di monomeri di actina avviene molto più lentamente. Queste estremità permettono ai monomeri di actina di interagire tra loro e di formare lunghe catene a doppia elica. I filamenti di actina sono mantenuti sempre ad una lunghezza costante e questa stabilizzazione della lunghezza dei monomeri di actina è dovuto al fatto che a livello di entrambe le estremità è possibile introdurre i monomeri di actina, ma è possibile anche eliminarli => quindi si mantiene una certa costanza per quanto riguarda la lunghezza. I microfilamenti di actina vengono assemblati grazie all’idrolisi dell’ATP, quindi i monomeri vanno a idrolizzare l’atp e si inseriscono nel microfilamento che sta crescendo. Quindi un monomero di actina si avvicina all’ATP, avviene l’idrolisi, c’è il rilascio del gruppo fosfato e c’è un monomero di actina legato all’ADP e solo in questa conformazione l’actina può essere inserita nel microfilamento. Quindi quando c’è il microfilamento di actina abbiamo un insieme di monomeri di actina che sono stati idrolizzati e quindi sono legati all’ADP. Durante la formazione del microfilamento si possono distinguere diverse fasi: - Fase di nucleazione: Fase in cui l’actina globulare è in forma di monomero che procede in una fase detta di nucleazione perché si assemblano dei primi monomeri da cui poi inizia l’allungamento del filamento. - Fase di allungamento: Una volta che si introducono questi monomeri, e quindi si ha questo nucleo di monomeri di actina, può procedere l’introduzione di altri monomeri di  actina a livello e delle estremità sia positiva che negativa del microfilamento e il filamento si accresce. - Fase stazionaria: Dal centro di nucleazione i monomeri di actina si aggiungono fino a raggiungere una fase stazionaria, (steady point), in cui da una parte c’è introduzione di monomeri di actina e da un’altra c’è eliminazione dei monomeri  quindi si stabilizza il filamento nella sua lunghezza perché la velocità di aggiunta di monomeri di G actina all’estremità positiva è uguale a quella di rilascio di unità di G actina all’estremità negativa. ACTINA Le funzioni dell’actina sono diverse grazie alla sua capacità di interagire con molti tipi di proteine diverse (Oltre 100 tipi): 1. Proteine di nucleazione (complesso Arp2/3, formina) 2. Proteina che sequestrano i monomeri non permettendo l’allungamento del filamento di actina (timosine) 3. Proteine di incappucciamento (CapZ – estremità barbed o +) (tropomodulina estremità pointed o -) 4. Proteine che promuovono la polimerizzazione dei monomeri (profilina) 5. Proteine che depolimerizzano i filamenti di actina (cofiline) 6. Proteine che formano legami crociati (filamina – reti lasse tridimensionali) 7. Proteine che formano fasci compatti paralleli (villina) 8. Proteine che tagliano i filamenti (gelsolina) 9. Proteine che legano proteine di membrana (vinculina, spectrina, distrofina). Quindi a seconda delle proteine con cui l’actina interagisce, si creano diversi tipi di strutture necessarie in alcuni tipi cellulari o contesti fisiologici. Tra tutte le proteine con cui interagisce l’actina, vi è la miosina. Inoltre l’actina determina la forma cellulare, infatti l’actina si trova vicina al versante interno della membrana, conferendo l’orientamento della membrana cellulare, facendo assumere alla cellula forma e funzioni diverse: ACTINA e MIOSINA L’actina in base alla miosina con cui interagisce, svolgerà una funzione diversa. Le miosine sono delle proteine motrici actino-dipendenti e sono funzionanti grazie all’idrolisi dell’ATP. Ne esistono di diversi tipi, tra cui le più rappresentate sono le miosina 1 e miosina 2. La miosina consente il trasporto vescicolare a livello dei microfilamenti di actina. L’actina si lega alla membrana plasmatica ad un versante, la miosina va ad ancorare alla membrana plasmatica il filamento di actina che altrimenti sarebbe sciolto mentre la miosina permette di far scivolare la vescicola sul filamento di actina. La miosina è un esamero costituito da: - due catene pesanti (MHC) formate da due teste e una coda - 4 catene leggere (MLC) ancorate alla testa, che hanno la funzione di aiutare le catene pesanti a svolgere la loro funzione. Catene leggere essenziali: sono indispensabili per lo svolgimento della catalisi nella scissione dell’ATP (attività ATPasica) Catene leggere regolatrici: Stimolano l’attività ATPasica e il legame ai filamenti di actina e Promuovono il legame con la coda di altre miosine per formare degli aggregati.  La miosina si muove sul filamento di actina grazie alla capacità di idrolizzare ATP quindi è una proteina ATPasica e compiere movimenti importanti. Ha una struttura asimmetrica con l’estremità N terminale rappresentata dalla testa che è globulare mentre l’estremità C terminale è la coda, struttura più fibrosa formata da alpha elica. Le due teste di miosina, a seconda del legame che hanno con l’actina, riescono a idrolizzare ATP e riescono a muoversi sul filamento di actina. Quindi nell’immagine vediamo la testa della miosina che ha un legame forte con il filamento di actina e grazie all’idrolisi dell’ATP induce lo spostamento in avanti dell’altra testa che si andrà a legare con il filamento di actina e ci sarà un altro legame forte. Quindi a questo punto con quest altro legame forte, sarà in grado di idrolizzare ATP e spingerà la testa che si trovava indietro, in avanti. Quindi pensiamo alla miosina come una proteina che cammina sul filamento di actina e si sposta. VARI TIPI DI MIOSINA La miosina si trova anche in cellule non muscolari: - Si localizza nelle fibre da stress e nelle adesioni focali in pseudopodi e lamellipodi - è presente nella regione posteriore retrattile di cellule in migrazione - durante la citochinesi è reclutata a livello dell’anello contrattile Miosine non convenzionali (tutte tranne la miosina 2): - trasporto di vescicole e molecole di mRNA sui filamenti di actina - mantenimento dell’architettura cellulare  - controllo della dinamica e dell’estensioni di membrana ricche di actina - regolazione dell’assemblaggio dei filamenti di actina La maggior parte delle miosine si muove verso l’estremità positiva. Le miosine vengono usate nel trasporto di vescicole a breve distanze. Sbobina 12 dicembre parte 2 CONTRAZIONE MUSCOLARE Le miofibrille sono cellule muscolari formate da più unità strutturali e contrattili, i sarcomeri. La contrazione e il rilassamento di questi sarcomeri è dovuta proprio all’interazione tra i filamenti di actina e miosina. Com’è fatto un sarcomero? Ogni parte al microscopio è facilmente distinguibile. Un sarcomero è separato da un altro dalle linee Z nelle quali si legano i filamenti di actina (in giallo). Quindi l'actina si lega a partire dalla linea Z e i filamenti vanno verso il centro verso la zona H che a un certo punto è libera da actina, dato che i filamenti non si incontrano. La miosina si trova tra i filamenti di actina (in viola). Tramite una sorta di “passeggiata” che fa la miosina sul filamento di actina si muove verso l'estremità positiva, quella ancorata alla linea Z, e spinge i filamenti di actina da un verso dell'altro. Ricapitolando: nella condizione di rilassamento i filamenti di actina sono sempre ancorati alla linea Z e nella zona centrale (zona H) abbiamo soprattutto miosina, non filamenti di actina. Quando invece il sarcomero si contrae si ha un avvicinamento delle linee Z e un restringimento della zona H e c'è quasi una sovrapposizione tra tutte le miosine e tutte le actine. Importante da ricordare è quando si parla di contrazione non c'è un accorciamento del filamento di actina ma c'è solo un avvicinamento, uno scivolamento dei filamenti di actina che si avvicinano, non si contraggono (anche se si parla di contrazione muscolare). Ci sono altre proteine che regolano il processo, la Nebulina e la Titina. Queste due proteine fanno da “righello”, regolano l'elasticità del sarcomero e la lunghezza. Se non fossero presenti potrebbe succedere che linee Z si allontanino troppo e quindi una dilatazione della fibromuscolare che porta ad uno "strappo" muscolare. Oppure, al contrario, se le linee Z sono troppo vicine si ha la contrattura (restringimento eccessivo della miofibrilla). Movimento cellulare Ci sono alcune cellule che grazie alla contrazione di questi microfilamenti di actina sono capaci di muoversi. Agiscono in parti della cellula in maniera diversa per poter avere questo movimento: da una parte la cellula si allunga creando questo pseudo moto che dovrebbe dare direzionalità al movimento cellulare, mentre nella parte posteriore si contrae grazie alla presenza della miosina. Quindi questi filamenti di actina scivolano gli uni sugli altri e spingono la cellula in avanti. Il citoscheletro è coinvolto nel movimento cellulare; è stato testato in laboratorio mettendo una proteina capace di inibire l'assemblaggio dei microfilamenti di actina. Si è osservato che quando non si formavano, la cellula assumeva una forma tondeggiante ovvero non una tipica forma di quell'organismo e perdeva la sua capacità di movimento, cosa che non avveniva quando questo non veniva inibito. MICROVILLI Servono per aumentare la superficie di assorbimento. Questi si allungano, si accorciano e si muovono lateralmente e ciò consente alle sostanze di poter entrare in contatto con loro, altrimenti sarebbero troppo numerosi e si formerebbe solo un'altra fascia della cellula. I microvilli non devono essere assolutamente assimilati ad altre strutture cellulari come ciglia e flagelli perché, anche se strutturalmente o visivamente si può notare una somiglianza, svolgono funzioni diverse e sono composte da proteine diverse. Infatti le ciglia e i flagelli sono formati da microtubuli FILAMENTI INTERMEDI Questo tipo di struttura sono totalmente diversi sia per funzioni sia per composizione dai microtubuli e dai microfilamenti. Se i monomeri dell'actina sono globulari e assemblati vanno a formare il microfilamento, i filamenti intermedi invece hanno l'unita di base con una struttura completamente diversa, come una sorta di bastoncini. Sono molto resistenti e molto flessibili (conferiscono al citoscheletro la resistenza), sono circa 10 nanometri di spessore (quindi leggermente più grandi rispetto ai filamenti di actina) e sono protofilamenti. Si assemblano gli uni sugli altri così da formare un filamento molto compatto e resistente. Sono presenti solo negli organismi pluricellulari, l'actina invece si trova anche negli organismi unicellulari, hanno una composizione proteica e dimensioni molto variabili ma anche se cambiano le strutture proteiche fanno parte tutti di una grande famiglia e sono tutte molto simili, sono proteine molto conservate. Sono abbondanti (conferiscono resistenza la nostra cellula) e si trovano maggiormente nei tessuti che sono sottoposti a continuo uno stress meccanico. Oltre a ciò, vanno a costituire le giunzioni della cellula, i desmosomi. Questi sono delle strutture proteiche che legano una cellula ad un'altra con una determinata stabilità e ne consentono quindi un restringimento dello spazio cellula-cellula. Così facendo l’epitelio che si andrà a formare sarà particolarmente resistente a frequenti stress meccanici, come nel caso della vescica dato che si contrae e rilassa continuamente. Anche se sono proteine diverse hanno tutte un dominio ad alfa elica centrale. Si può distinguere un'ammino-terminale e un carbossil-terminale, quindi i bastoncelli hanno una polarità. Come si assemblano? Partendo da un monomero si assembla un dimero in maniera coordinata ovvero si assembla N terminale con N terminale e C terminale con C terminale (quindi anche il dimero è polarizzato). Successivamente si assemblano tra loro con un n terminale e un c terminale e questa polarità si perde, assemblandosi in maniera opposta. La fosforilazione di alcuni residui di sevina (?) è fondamentale in tantissimi processi, come ad esempio l'assemblaggio e il disassemblaggio della lamina nucleare nel processo di mitosi. Quindi è necessario che nella profase la lamina nucleare venga disassemblata ed è legata alla fosforilazione dell’ n terminale. Questa tabella racchiude più o meno le varie famiglie dei filamenti intermedi, le cheratine fanno parte di tutte le appendici esterne quindi sono maggiormente soggette a danni meccanici più immediati (quindi ovviamente sono costituiti da queste strutture che danno resistenza). Poi abbiamo le lamine che fanno parte della lamina nucleare ad esempio, ma anche a livello del sistema periferico danno sostegno e solidità alla struttura assonale. Quindi a seconda della cellula dove si trovano svolgono un determinato tipo di funzione. Si possono distinguere in nucleari (delle lamine nucleari) e citoplasmatici, come le cheratine negli epiteli più esterni, le vimentine che si trovano nel tessuto connettivo e muscolare e i neurofilamenti nelle cellule nervose. Epidermolisi bollosa La loro non formazione può essere rilevata anche in alcuni contesti patologici come nel caso della Epidermolisi bollosa. È una malattia genetica autosomica dominante ed è caratterizzata da una non produzione delle cheratine. La pelle quindi risulta essere sensibile e dato che è sottoposta continuamente a stress, come la pelle di chiunque, si creano delle vesciche o delle bolle. Questo significa che dare una resistenza cellulare è importante perché in determinati tipi di contesti e in determinati tipi di tessuti può provocare delle situazioni altamente invalidanti.  MICROTUBULI Sono coinvolti a livello del ciclo cellulare che legano i cromosomi e li trasportano da una parte all’altra alla cellula. Il microtubulo è formato da tubulina perciò abbiamo dei dimeri : alfa tubulina e beta tubulina. I dimeri di tubulina si polimerizzano e formano gli uni con gli altri dei protofilamenti. Ogni 13 protofilamenti che si assemblano a livello cellulare formano questa struttura cava che risulta essere il microtubulo. Si avvolgono a spirale , quindi non sono paralleli ed affianco ad un alfa tubulina troveremo una beta tubulina e questo crea una struttura spiralizzata. Nel punto di giunzione tra il primo e l’ultimo protofilamento abbiamo una zona definita di cucitura. Il microtubulo ha una polarità , perciò possiamo trovare un estremità positiva e una negativa. Possiamo trovare delle similitudini tra l’actina e la tubulina nell’assemblaggio. Partiamo da dimeri di tubulina, perciò a differenza dell’actina l’unità di base è un dimero e non un monomero , che vanno a formare gli oligomeri per poi formare i protofilamenti. I protofilamenti si assemblano tra di loro formando inizialmente una struttura a foglietto (una sorta di parete) per poi chiudersi su se stessa per formare il microtubulo Come per l’actina anche sui microtubuli abbiamo delle proteine che si associano: le chiamiamo Map e sono proteine che hanno un alto peso molecolare che arrivano a costituire il 20% della massa totale delle proteine cellulari. PROTEINE ASSOCIATE AI MICROTUBULI (MAP) Due classi di MAP – MAP non motrici In grado di coordinare l’organizzazione dei microtubuli nel citoplasma Il movimento delle vescicole o degli organelli cellulari all’interno della cellula dipende dai microtubuli e dalle proteine ad essi associate (MAP) – MAP motrici Chinesina e Dineina Possiamo distinguere due tipi di proteine MAP : cioè quelle motrici e quelle non motrici. Le proteine MAP non motrici servono a coordinare l’organizzazione dei microtubuli nel citoplasma, dobbiamo ricordarci che il citoscheletro serve per dare un ordine e un organizzazione citoplasmatica dei vari organelli ma allo stesso tempo se il citoscheletro da un organizzazione agli organelli vuol dire che ci sono delle proteine che coordinano la posizione del citoscheletro. Abbiamo pure delle proteine che coordinano il movimento delle vescicole oppure degli organelli che si trovano nel citoplasma e sono perciò ancorate ai microtubuli per gestire questo “traffico”. Le MAP motrici sono simili alla miosina che hanno bisogno di proteine accessorie che trasportano le vescicole , perciò la chinesina e dineina si occupano del trasporto vescicolare. Le MAP si legano ai microtubuli e a seconda della proteina che stiamo considerando vanno a definire la funzione e la proprietà della proteina. Perciò grazie ad azioni di fosforilazione e defosforilazione inducono una polimerizzazione o depolimerizzazione del microtubulo a seconda del bisogno. Questa azione di fosforilazione e defosforilazione è coinvolta in contesti patologici: la proteina TAU è coinvolta in patologie neurodegenerative come l’Alzheimer. La proteina TAU in condizione normale contribuisce all’organizzazione spaziale dei microtubuli ma se abbiamo una iperfosforilazione va a creare dei grovigli neurofibrillari che non consentono il passaggio corretto neurone-neurone. Perciò una disintegrazione dei microtubuli è una caratteristica del Alzheimer. I microtubuli mantengono la forma , nella slide i microtubuli sono rappresentati da queste strisce azzurre e possiamo vedere che lungo i microtubuli le vescicole si muovono.Questa è una rappresentazione anche della situazione nelle cellule vegetali. La Chinesina e la dineina essendo delle MAP motorie possono essere definite dei motori proteici che si muovono lungo il microtubulo. Sono proteine dotate di attivata atpasica quindi ancora una volta l’utilizzo dell’Atp e l’idrolisi di Atp è un evento fondamentale per svolgere questa attività. Le chinesine e le dineine possono essere citoplasmatiche e quindi svolgono il trasporto degli organelli nella mitosi.Ma le chinesine e le dineine posso essere anche ciliari che si trovano a livello delle ciglia o dei flagelli. Sono due tipo di proteine che si spostano in direzione opposte: le chinesine verso l’estremità positiva mentre le dineine verso l’estremità negativa.Dobbiamo pensare ad un traffico vescicolare direzionato dalla specializzazione di queste proteine e che di conseguenza spostano le vescicole in direzione opposta. Questo permette un rafforzamento del trasporto vescicolare. La chinesina è formata da due teste globulari : due catene pesanti che legano l’ATP e rappresentano il motore della proteina cioè dove viene creata la forza motrice per far andare avanti la chinesina. Le catene leggere sono in prossima della coda e sono deputate al legame con il carico che devono trasportare. La velocità con la quale si muovono è proporzionale alla velocita di ATP La velocità con la quale si muovono è proporzionale alla velocita di ATP. Più abbiamo Atp più sarà veloce ed è un movimento che viene chiamato “hand-over-hand”. E un movimento dove le nostre code le assimiliamo a due mani che si spostano grazie all’idrolisi di atp in avanti una mano alla volta.Questa passeggiata sul microtubulo consente il movimento della chinesina e di conseguenza del carico che sta trasportando.Il passo della chinesina è pari ad un dimero di tubulina cioè tra una testa ed un'altra intercorre un dimero di tubulina perciò la camminata può essere veloce ma il passo è sempre lo stesso. Questa slide spiega il movimento bidirezionale e che trasportano carichi diversi.Quindi a seconda delle catene leggere vanno a definire il carico. Per piccoli spostamenti possiamo usare l’actina ma se dobbiamo parlare di distanze più importanti e di un trasporto strutturato tipo l’assone del neurone dove vengono trasportati un numero enorme di costituenti e dove abbiamo un trasporto bidirezionale dobbiamo parlare di trasporto mediante microtubuli. Perciò microtubuli e microtubuli associati a chinesine e dieneine rappresentano il traffico assonale. La dineina è un altro tipo di proteina rispetto a quelle precedentemente viste, e ha una struttura completamente diversa; presenta: - Una testa motrice, formata da proteine globulari accessoriate di un peduncolo, con attività ATPasica, nella quale avviene l’idrolisi dell’ATP; - Un peduncolo, sito di legame con il microtubulo; - La parte della coda è, invece, formata da più catene (leggere, intermedie e pesanti), ed è responsabile del legame col carico, quindi con la vescicola. La struttura della dineina è, quindi, completamente diversa da quella della chinesina, anche se il movimento è ugualmente accoppiato all’idrolisi dell’ATP. Possiamo distinguere due classi funzionali: -Dineine citosoliche, che trasportano organuli, vescicole e cromosomi; -Dineine dell’assonema, che entrano in gioco durante i movimenti cigliari e dei flagelli. Il movimento della dineina è uguale a quello della chinesina: a seguito dell’idrolisi dell’ATP, la dineina muove le sue teste globulari e il peduncolo lungo il microtubulo, in direzione opposta a quella della chinesina (movimento retrogrado). Funzione importante dei microtubuli è quella di partecipare alla mitosi, in particolare alla formazione del fuso mitotico. Sia nel fuso mitotico che in altre strutture, i microtubuli incominciano la loro polimerizzazione all’interno di alcuni centri specializzati (Centri Organizzatori dei Microtubuli - MTOC). Per quanto riguarda l’interfase, quando si costituisce la prima parte del fuso mitotico, questa è chiamata centrosoma; da qui partiranno i microtubuli (astrali, quelli che attaccheranno ai cromosomi e quelli che condurranno le cellule in direzioni opposte). Il centrosoma è formato da centrioli, un assemblaggio di cromosomi: triplette di microtubuli che si assemblano a formare una struttura stellata e che, mettendosi in maniera perpendicolare, formano il Centro Organizzatore dei Microtubuli; da questo punto iniziano ad assemblarsi e a polimerizzare i dimeri di tubulina e a formare il microtubulo. Per poter iniziare il processo di polimerizzazione del microtubulo è necessaria, anche stavolta, la presenza di proteine associate: la γ-tubulina, che serve da ancoraggio al microtubulo nascente, e la pericentrina, che si assembla all’estremità negativa, stabilizza l’inizio del microtubulo e permette l’assemblaggio delle prime γ-tubuline. A questo punto può iniziare la nucleazione, con l’aggiunta della tubulina; nel processo di inizio c’è il coinvolgimento del GTP (molecola ad alto contenuto energetico, la cui idrolisi consentirà l’allungamento del microtubulo) e del magnesio. La seconda fase è quella dell’allungamento ed è molto veloce. La polimerizzazione dei dimeri di tubulina prevede l’idrolisi di GTP. Molto importante, per quanto riguarda i microtubuli, è la caratteristica dell’instabilità dinamica: nel momento in cui il microtubulo deve essere veloce ad ancorare i cromosomi, la sua velocità di polimerizzazione diventa talmente elevata che il GTP non riesce a polimerizzarsi in tempo, causando la formazione di dimeri di tubulina ancorati a GTP, e non GDP (GTP polimerizzato). Tali strutture sono chiamate capping. Il GTP ha un ingombro sterico diverso rispetto al GDP, che non permette ai protofilamenti di formare il microtubulo e questo si traduce in catastrofe: la parte terminale del microtubulo appena formata va incontro a rottura, disassemblandosi, provocando un immediato accorciamento del microtubulo (che può essere ricostituito grazie all’estrema dinamicità della struttura). Per quanto riguarda ciglia e flagelli, appendici che rendono possibile il movimento, sono formati da microtubuli e associati a dineina (dell’assonema). Sono formati da un corpo basale (costituito da microtubuli, dal quale partono dei microtubuli che formano tutta la struttura. Nella struttura del ciglio possiamo riconoscere i microtubuli disposti lungo una struttura 9 + 2 coppie di microtubuli: le due coppie sono centrali, non fuse, e coordinano tutto il ciglio; le altre 9, laterali, sono fuse tra loro. Il ciglio è presente in strutture come le Tube di Falloppio o la trachea: nelle tube, le ciglia permettono agli ovociti di essere trasportati, facilitandone il passaggio. Il questo tipo di epiteli, le ciglia sono in continuo movimento e, questo movimento, è dovuto al fatto che le proteine motrici (dineine) che sono associate a questo tipo di struttura fanno scorrere questi microtubuli gli uni sugli altri. Questo produce due tipi di movimento: 1. Colpo di potenza, in cui il ciglio viene sbattuto, dal movimento delle proteine motrici (dineine), in una direzione; 2. Colpo di ritorno, in cui il ciglio torna nella posizione iniziale. I flagelli, invece, sono strutture diverse (solitamente le cellule non ne hanno più d’uno, ma hanno un solo flagello), che rendono possibile il movimento della stessa cellula, come per quanto riguarda alcuni batteri, gli spermatozoi,…