Tsütoskeleti omadused, funktsioonid, struktuur ja komponendid



The tsütoskelett See on kiududest koosnev rakuline struktuur. See on hajutatud läbi tsütoplasma ja selle funktsioon on peamiselt toetada, säilitada arhitektuuri ja raku vormi. Struktuuriliselt koosneb see kolme liiki kiududest, mis on liigitatud vastavalt nende suurusele.

Need on aktiini kiud, vahefilamentid ja mikrotuubulid. Igaüks annab võrgule konkreetse vara. Rakuline interjöör on keskkond, kus toimub materjalide teisaldamine ja transiit. Tsütoskelett vahendab neid intratsellulaarseid liikumisi.

Näiteks on organellid, nagu mitokondrid või Golgi aparaadid, mobiilses keskkonnas staatilised; nad liiguvad tsütoskeleti abil.

Kuigi tsütoskelett domineerib eukarüootsetes organismides selgelt, on prokarüootides kirjeldatud sarnast struktuuri..

Indeks

  • 1 Üldised omadused
  • 2 Funktsioonid
    • 2.1 Kuju
    • 2.2 Liikumine ja raku ristmikud
  • 3 Struktuur ja komponendid
    • 3.1 Aktiini kiud
    • 3.2 Vahefilamentkiud
    • 3.3 Mikrotuubulid
  • 4 Tsütoskeleti muud tagajärjed
    • 4.1 Bakterites
    • 4.2 Vähktõve korral
  • 5 Viited

Üldised omadused

Tsütoskelett on äärmiselt dünaamiline struktuur, mis kujutab endast "molekulaarset tellingut". Kolm tüüpi kiud, mis moodustavad selle, on korduvad üksused, mis võivad moodustada väga erinevaid struktuure, sõltuvalt sellest, kuidas need põhiüksused on ühendatud.

Kui me tahame luua analoogia inimese skeletiga, on tsütoskelett samaväärne luude süsteemiga ja lisaks lihaste süsteemiga..

Kuid need ei ole identsed luuga, sest komponendid võivad olla kokku pandud ja lagunenud, mis võimaldab kuju muutuda ja annab rakule plastilisuse. Tsütoskeleti komponendid ei lahustu detergentides.

Funktsioonid

Kuju

Nagu nimigi ütleb, on tsütoskeleti "intuitiivne" funktsioon tagada rakule stabiilsus ja vorm. Kui filamendid ühenduvad selles keerulises võrgus, annab see rakule deformatsiooni vastu.

Ilma selle struktuurita ei saaks rakk kindlat kuju säilitada. Kuid see on dünaamiline struktuur (vastupidiselt inimese skeletile), mis annab rakkudele omaduse muuta kuju.

Liikumise ja rakkude ühendused

Paljud rakulised komponendid on seotud tsütoplasmas hajutatud kiudude võrgustikuga, aidates kaasa nende ruumilisele paigutusele..

Rakk ei näe välja nagu puljong, millel on erinevad elemendid, mis ujuvad kõrvale; samuti ei ole see staatiline üksus. Vastupidi, tegemist on organiseeritud maatriksiga, mis koosneb konkreetsetes tsoonides asuvatest organellidest ja see protsess toimub tänu tsütoskeletile.

Tsütoskelett on seotud liikumisega. See juhtub tänu mootori valkudele. Need kaks elementi kombineerivad ja võimaldavad nihkeid rakus.

Samuti osaleb see fagotsütoosi protsessis (protsess, mille käigus rakk kogub väliskeskkonnast osa, mis võib olla või mitte olla toit). 

Tsütoskelett võimaldab ühendada raku oma väliskeskkonnaga füüsiliselt ja biokeemiliselt. See ühenduslüli on see, mis võimaldab kudede ja rakkude ühenduste teket.

Struktuur ja komponendid

Tsütoskelett koosneb kolmest eri tüüpi filamentist: aktiinist, vahefilamentidest ja mikrotuubulitest.

Praegu pakutakse tsütoskeleti neljanda ahelana välja uus kandidaat: septina. Järgnev kirjeldab kõiki neid osi üksikasjalikult:

Aktiinfilamentkiud

Aktiini kiudude läbimõõt on 7 nm. Neid tuntakse ka mikrokiududena. Filamente moodustavad monomeerid on balloonikujulised osakesed.

Kuigi need on lineaarsed struktuurid, ei ole neil "baari" kuju: nad pöörlevad nende teljel ja sarnanevad propelleriga. Need on seotud rea spetsiifiliste valkudega, mis reguleerivad nende käitumist (organisatsioon, asukoht, pikkus). Aktiiniga on võimalik suhelda üle 150 valgu.

Äärmusi saab diferentseerida; üks nimetatakse plussiks (+) ja teine ​​miinus (-). Nende äärmuste tõttu võib hõõgniit kasvada või lühendada. Polümerisatsioon on kõige äärmuslikumalt märgatavalt kiirem; polümerisatsiooni tekkimiseks on vajalik ATP.

Aktiin võib olla ka monomeer ja vaba tsütosoolis. Need monomeerid seonduvad valkudega, mis takistavad nende polümerisatsiooni.

Aktiini hõõgniidi funktsioonid

Aktiinfilamentidel on raku liikumisega seotud roll. Nad võimaldavad erinevaid rakutüüpe, nii ühe- kui ka mitmerakulisi organisme (näiteks on immuunsüsteemi rakud), et liikuda oma keskkonnas.

Aktiin on tuntud oma rolli kohta lihaste kokkutõmbumisel. Koos müosiiniga on nad rühmitatud saromeeridesse. Mõlemad struktuurid muudavad selle ATP-sõltuva liikumise võimalikuks.

Vahefilamentkiud

Nende kiudude ligikaudne läbimõõt on 10 μm; sellest tulenevalt nimetus "vahepealne". Selle läbimõõt on vahepealne teiste tsütoskeleti kahe komponendi suhtes.

Iga hõõgniit on struktureeritud järgmiselt: balloonikujuline pea N-otsas ja saba, millel on sarnane kuju terminaalse süsiniku juures. Need otsad on omavahel ühendatud lineaarse struktuuriga, mille moodustavad alfa-heeliksid.

Nendel "trossidel" on ümmargused pead, millel on teiste vahefilamentidega kerimise omadus, tekitades paksemaid põimitud elemente.

Vahefilamentid paiknevad kogu raku tsütoplasmas. Need ulatuvad membraanini ja on sageli selle külge kinnitatud. Neid filamente leidub ka tuumas, moodustades struktuuri, mida nimetatakse "tuumaplaadiks"..

See rühm liigitatakse vahefilamentide alarühmadeks:

- Keratiini kiud.

- Vimentiini kiud.

- Neurofilamentid.

- Tuumalehed.

Vahefilamentide funktsioon

Need on äärmiselt tugevad ja vastupidavad elemendid. Tegelikult, kui me võrdleme neid teiste kahe filamendiga (aktiin ja mikrotuubulid), suurenevad vahefilamentkiudude stabiilsus.

Tänu sellele omadusele on selle põhifunktsioon mehaaniline, vastupanu rakulistele muutustele. Neid leidub rohkesti rakutüüpides, mis läbivad pideva mehaanilise koormuse; näiteks närvi-, epiteel- ja lihasrakkudes.

Erinevalt teistest tsütoskeleti kahest komponendist ei saa vahefilamente nende polaarsetes otstes kokku panna ega paigutada.

Need on jäigad struktuurid (et täita oma funktsiooni: raku tugi ja mehaaniline reaktsioon stressile) ja filamentide kokkupanek on fosforüülimisest sõltuv protsess.

Vahefilament moodustab struktuurid, mida nimetatakse desmosoomideks. Koos mitmete valkudega (kadheriinid) luuakse need kompleksid, mis moodustavad sidemed rakkude vahel.

Mikrotuubulid

Mikrotuubulid on õõnsad elemendid. Need on suurimad kiud, mis moodustavad tsütoskeleti. Mikrotuubulite läbimõõt on selle sisemises osas umbes 25 nm. Pikkus on üsna muutuv vahemikus 200 nm kuni 25 μm.

Need kiud on kõikides eukarüootsetes rakkudes hädavajalikud. Nad tekivad (või on sündinud) väikestest struktuuridest, mida nimetatakse tsentrosoomideks, ja sealt edasi raku servadesse, erinevalt vahefilamentidest, mis ulatuvad kogu rakukeskkonnas..

Mikrotuubulid moodustavad valgud, mida nimetatakse tubuliinideks. Tubuliin on dimeer, mille moodustavad kaks alaühikut: a-tubuliin ja β-tubuliin. Need kaks monomeeri seonduvad mittekovalentsete sidemetega.

Üks selle kõige olulisematest omadustest on võime kasvada ja lühendada, olles üsna dünaamiline struktuur, nagu näiteks aktiinfilamentides.

Mikrotuubulite kahte otsa saab üksteisest eristada. Seetõttu on öeldud, et nendes filamentides on "polaarsus". Igal otsas, mida nimetatakse positiivsemaks ja vähem või negatiivseks, toimub enesesõlmimisprotsess.

See hõõgniidi kokkupaneku ja lagunemise protsess põhjustab "dünaamilise ebastabiilsuse" nähtuse..

Mikrotuubulite funktsioon

Mikrotuubulid võivad moodustada väga erinevaid struktuure. Nad osalevad rakkude jagunemise protsessides, moodustades mitootilise spindli. See protsess aitab igal tütarrakul olla võrdne arv kromosoome.

Samuti moodustavad nad rakuprobleemid, mida kasutatakse rakkude liikuvuseks, näiteks ripsmed ja lipud.

Mikrotuubulid toimivad teedena või teedena, kus liikuvad erinevad valgud, millel on transpordifunktsioon. Need valgud liigitatakse kahte perekonda: kinesiinid ja dyneiinid. Nad võivad liikuda raku sees pikki vahemaid. Lühikeste vahemaade transportimine toimub tavaliselt aktiniga.

Need valgud on mikrotuubulite moodustatud teede "jalakäijad". Selle liikumine meenutab üsna jalutuskäiku mikrotuubulil.

Transport hõlmab erinevate elementide või toodete, näiteks vesiikulite liikumist. Närvirakkudes on see protsess hästi teada, kuna neurotransmitterid vabanevad vesiikulitesse.

Mikrotuubulid osalevad ka organellide mobiliseerimisel. Eriti sõltuvad Golgi aparaat ja endosplasmaalne reticulum nendest kiududest nende õige asendi saamiseks. Mikrotuubulite puudumisel (eksperimentaalselt muteeritud rakkudes) muudavad need organellid märgatavalt oma positsiooni.

Tsütoskeleti muud tagajärjed

Bakterites

Eelmistes punktides kirjeldati eukarüootide tsütoskeleti. Prokarüootidel on samuti sarnane struktuur ja nende koostisosad on analoogsed kolme kiuga, mis moodustavad traditsioonilise tsütoskeleti. Nendele filamentidele lisame ühte oma bakterite hulka: MinD-ParA.

Tsütoskeleti funktsioonid bakterites on üsna sarnased funktsioonidega, mida nad täidavad eukarüootides: toetus, rakkude jagunemine, raku kuju säilitamine, muu hulgas.

Vähk

Kliiniliselt on tsütoskeleti komponendid seotud vähiga. Kuna nad sekkuvad jagamisprotsessidesse, loetakse neid "sihtmärkideks", et nad saaksid kontrollida ja rünnata kontrollimatut raku arengut.

Viited

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Oluline rakubioloogia. Garland Science.
  2. Fletcher, D. A., & Mullins, R. D. (2010). Rakumehaanika ja tsütoskelett. Loodus, 463(7280), 485-492.
  3. Hall, A. (2009). Tsütoskelett ja vähk. Vähk ja metastaaside ülevaated, 28(1-2), 5-14.
  4. Moseley, J. B. (2013). Eukarüootse tsütoskeleti laiendatud vaade. Raku molekulaarbioloogia, 24(11), 1615-1618.
  5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokeemia Meditsiini ja bioteaduste alused. Ma pöördusin tagasi.
  6. Shih, Y. L., ja Rothfield, L. (2006). Bakteriaalne tsütoskelett. Mikrobioloogia ja molekulaarbioloogia ülevaated, 70(3), 729-754.
  7. Silverthorn Dee, U. (2008). Inimese füsioloogia, integreeritud lähenemine. Pan American Medical 4. väljaanne. Bs As.
  8. Svitkina, T. (2009). Tsütoskeleti komponentide kujutamine elektronmikroskoopia abil. Sisse Tsütoskeleti meetodid ja protokollid (lk 187 - 06). Humana Press.