Guinguette Marais Poitevin

Matrice extracellulare delle cellule animali

La maggior parte delle cellule animali rilascia materiali nello spazio extracellulare. I componenti principali di questi materiali sono proteine, e la proteina più abbondante è il collagene. Le fibre di collagene sono intrecciate con molecole proteiche contenenti carboidrati chiamate proteoglicani. Collettivamente, questi materiali sono chiamati matrice extracellulare (Figura 1). Non solo la matrice extracellulare tiene insieme le cellule per formare un tessuto, ma permette anche alle cellule del tessuto di comunicare tra loro. Come può accadere?

Figura 1. La matrice extracellulare consiste in una rete di proteine e carboidrati.

Le cellule hanno recettori proteici sulle superfici extracellulari delle loro membrane plasmatiche. Quando una molecola della matrice si lega al recettore, ne cambia la struttura molecolare. Il recettore, a sua volta, cambia la conformazione dei microfilamenti posizionati proprio all’interno della membrana plasmatica. Questi cambiamenti conformazionali inducono segnali chimici all’interno della cellula che raggiungono il nucleo e “accendono” o “spengono” la trascrizione di specifiche sezioni di DNA, che influisce sulla produzione di proteine associate, cambiando così le attività all’interno della cellula.

La coagulazione del sangue fornisce un esempio del ruolo della matrice extracellulare nella comunicazione cellulare. Quando le cellule che rivestono un vaso sanguigno sono danneggiate, mostrano un recettore proteico chiamato fattore di tessuto. Quando il fattore tissutale si lega con un altro fattore nella matrice extracellulare, fa sì che le piastrine aderiscano alla parete del vaso sanguigno danneggiato, stimola le cellule muscolari lisce adiacenti del vaso sanguigno a contrarsi (costringendo così il vaso sanguigno), e avvia una serie di passaggi che stimolano le piastrine a produrre fattori di coagulazione.

Giunzioni intercellulari

Le cellule possono anche comunicare tra loro tramite contatto diretto, chiamato giunzioni intercellulari. Ci sono alcune differenze nei modi in cui le cellule vegetali e animali fanno questo. I plasmodesmata sono giunzioni tra cellule vegetali, mentre i contatti tra cellule animali includono giunzioni strette, giunzioni a fessura e desmosomi.

Plasmodesmata

In generale, lunghi tratti delle membrane plasmatiche di cellule vegetali vicine non possono toccarsi tra loro perché sono separate dalla parete cellulare che circonda ogni cellula. Come può quindi una pianta trasferire l’acqua e altre sostanze nutritive del suolo dalle sue radici, attraverso i suoi steli, e alle sue foglie? Tale trasporto utilizza principalmente i tessuti vascolari (xilema e floema). Esistono anche modifiche strutturali chiamate plasmodesmata (singolare = plasmodesma), numerosi canali che passano tra le pareti cellulari di cellule vegetali adiacenti, collegano il loro citoplasma e permettono il trasporto di materiali da cellula a cellula e quindi in tutta la pianta (Figura 2).

Figura 2. Un plasmodesma è un canale tra le pareti cellulari di due cellule vegetali adiacenti. I plasmodesmi permettono ai materiali di passare dal citoplasma di una cellula vegetale al citoplasma di una cellula adiacente.

Giunzioni strette

Una giunzione stretta è una tenuta stagna tra due cellule animali adiacenti (Figura 3). Le cellule sono tenute strettamente l’una contro l’altra da proteine (principalmente due proteine chiamate claudine e occludine).

Figura 3. Le giunzioni strette formano connessioni impermeabili tra cellule animali adiacenti. Le proteine creano l’aderenza delle giunzioni strette.

Questa aderenza stretta impedisce la fuoriuscita di materiali tra le cellule; le giunzioni strette si trovano tipicamente nei tessuti epiteliali che rivestono organi interni e cavità, e comprendono la maggior parte della pelle. Per esempio, le giunzioni strette delle cellule epiteliali che rivestono la vescica urinaria impediscono la fuoriuscita di urina nello spazio extracellulare.

Desmosomi

Si trovano solo nelle cellule animali i desmosomi, che agiscono come saldature a punti tra cellule epiteliali adiacenti (Figura 4). Brevi proteine chiamate cadherine nella membrana plasmatica si collegano ai filamenti intermedi per creare i desmosomi. Le cadherine uniscono due cellule adiacenti e mantengono le cellule in una formazione simile a un foglio in organi e tessuti che si allungano, come la pelle, il cuore e i muscoli.

Figura 4. Un desmosoma forma un punto di saldatura molto forte tra le cellule. Le cadherine e i filamenti intermedi lo creano.

Gap Junctions

Le gap junctions nelle cellule animali sono come i plasmodesmata nelle cellule vegetali, in quanto sono canali tra cellule adiacenti che permettono il trasporto di ioni, nutrienti e altre sostanze che permettono alle cellule di comunicare (Figura 5). Strutturalmente, tuttavia, le gap junctions e i plasmodesmata differiscono.

Figura 5. Una gap junction è un poro rivestito di proteine che permette all’acqua e alle piccole molecole di passare tra cellule animali adiacenti.

Le gap junctions si sviluppano quando un insieme di sei proteine (chiamate connexine) nella membrana plasmatica si dispongono in una configurazione allungata a forma di ciambella chiamata connexon. Quando i pori (“buchi a ciambella”) dei connexon in cellule animali adiacenti si allineano, si forma un canale tra le due cellule. Le giunzioni gap sono particolarmente importanti nel muscolo cardiaco: il segnale elettrico per far contrarre il muscolo passa in modo efficiente attraverso le giunzioni gap, permettendo alle cellule del muscolo cardiaco di contrarsi in tandem.

In sintesi: Giunzioni cellulari

Le cellule animali comunicano attraverso le loro matrici extracellulari e sono collegate tra loro attraverso giunzioni strette, desmosomi e giunzioni gap. Le cellule vegetali sono collegate e comunicano tra loro attraverso i plasmodesmata.

Quando i recettori proteici sulla superficie della membrana plasmatica di una cellula animale si legano a una sostanza nella matrice extracellulare, inizia una catena di reazioni che cambia le attività che avvengono all’interno della cellula. I plasmodesmata sono canali tra cellule vegetali adiacenti, mentre le gap junctions sono canali tra cellule animali adiacenti. Tuttavia, le loro strutture sono abbastanza diverse. Una giunzione stretta è un sigillo a tenuta stagna tra due cellule adiacenti, mentre un desmosoma agisce come una saldatura a punti.

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