Mis on tsütoplasmaatiline liikumine?



The tsütoplasmaatiline liikumine, samuti nimetatakse seda protoplasmaatiliseks vooluks või cicloiks, on vedeliku (tsütoplasma) liikumine taime- või loomarakku. Liikumine transpordib toitaineid, valke ja organelle rakke.

Esmakordselt avastati 1830. aastatel tsütoplasmaatilise voolu olemasolu, mis veenis biolooge veenma, et rakud olid elu põhiosad.

Kuigi tsütoplasmaatilise ülekande mehhanismi ei ole täielikult mõistetud, arvatakse, et seda vahendavad "motor" valgud, molekulid, mis koosnevad kahest valgust, mis kasutavad adenosiintrifosfaati, et liikuda ühe valgu suhtes teise suhtes.

Kui üks valk jääb substraadis fikseerituks, näiteks mikrofilament või mikrotuubul, võivad motoorsed valgud tsütoplasma kaudu liigutada organelle ja teisi molekule..

Mootori valgud koosnevad sageli aktiinfilamentidest, pikad valgu kiud on joondatud rida, mis on paralleelsed rakumembraani vooluga.

Müosiinimolekulid, mis on seotud rakuliste organellidega, liiguvad mööda aktiini kiude, tõmmates organellid ja pühkides samasugust tsütoplasmaatilist sisu samas suunas.

Tsütoplasmaatiline ülekanne või tsüklosis on sündmus, mis tarbib taime rakkudes energiat ja seda kasutatakse toitainete jaotamiseks tsütoplasmas. See on levinud suuremates rakkudes, kus difusioon ei ole aine levitamiseks piisav.

Taimedes võib seda kasutada ka kloroplastide jaotamiseks valguse maksimaalseks absorptsiooniks fotosünteesiks. Teadlased ei mõista ikka veel seda, kuidas see protsess toimub, kuigi hüpoteesiks on, et mikrotuubulitel ja mikrofilamentidel on roll, mis mõjutab organellide motoorseid valke..

Mõnedes taimerakkudes on kiire pöörlev tsütoplasmaatiline liikumine, mis piirdub raku seina kõrval olevate rakkude perifeersete osadega, mis kannab kloroplaste ja graanuleid..

Seda liikumist saab suurendada valguse ja sõltuvalt temperatuurist ja pH-st. Auksiinid või taimede kasvuhormoonid võivad samuti suurendada liikumise kiirust. Mõnedes algloomades, näiteks silikoonides, kulgevad aeglasemad tsüklilised liigutused seedetrakti vacuoles raku kaudu.

Tsütoplasmaatiline ülekanne

Tsütoplasmaatiline ülekanne taimerakkudes tekib loomulikult mikrofilamenti iseenesliku korralduse kaudu

Paljudel rakkudel on kogu oma vedelikusisalduse ulatuslik aktiivne ringlus, mida nimetatakse tsütoplasmaatiliseks vooluks või liikumiseks. See nähtus on eriti levinud taimerakkudes, mis sageli kujutavad endast märgatavalt reguleeritud voolumustreid.

Nimetatud rakkude juhtimismehhanismis kaasnevad müosiiniga kaetud organellid tsütoplasmasse, kuna nad töötlevad seda perifeersete fikseeritud aktiinfilamentide kimpudega. See protsess on arendusprotsess, mis ehitab järjestatud aktiinikonfiguratsioonid, mis on vajalikud koherentse voolu jaoks rakulises skaalal.

On täheldatud, et põhilisel paradigmal, mis on polümeersete kiududega interakteeruvate mootorvalkude aluseks, on palju mustrite moodustumise käitumist nii teoreetilises kui ka eksperimentaalses keskkonnas..

Neid uuringuid võetakse siiski sageli spetsiifiliste bioloogiliste süsteemide kontekstist, eriti ei ole otsest seost tsütoplasmaatilise ülekande arenguga..

Et mõista põhilist dünaamikat, mis juhib tellitud voogude moodustumist ja ühendab mikroskoopilise makroskoopilise, on alternatiivne ülalt-alla lähenemine õigustatud.

Selleks läheneme probleemile konkreetse prototüübi süsteemi kaudu. Võib-olla võtame vastu kõige üllatavama näite, veekogust Chara corallina.

Chara suured silindrilised sisemised rakud on läbimõõduga 1 mm ja pikkusega kuni 10 cm. Selle pöörlevat voolu, mida nimetatakse "ciclosis", juhivad müosiinmootorvalguga kaetud vesiikulid (endoplasmaatilises retiikulumis), mis libisevad mööda kahte pikisuunalist ribad, mis on suunatud vastupidistel teedel paljude pidevate paralleelide ja aktiinfilamentidega..

Iga kaabel on paljude üksikute aktiinfilamentide kimp, millest igaühel on sama sisemine polaarsus. Müosiini mootorid liiguvad hõõgniidiga suunatult, väiksema otsa, suurema otsa (naelu) abil..

Need kaablid on kinnitatud raku perifeerselt fikseeritud kloroplastidele, tekitades voolukiirusi 50-100 μm / s. Ei ole selge, kuidas see lihtne, kuid silmatorkav muster moodustub morfogeneesi ajal, kuigi võib järeldada, et need on keeruliste keemiliste mustrite tulemus..

Tsütoplasmaatilise voolu mehhanism chachaceous vetikate rakkudes: endoplasmaatilise retikuliini libisemine piki aktiini kiude

Kagunevate vetikate otse külmutatud hiigelrakkude elektronmikroskoopia näitab pidevat kolmemõõtmelist võrku anastomoositud torudest ja töötlemata endoplasmaatilise retiikulumi cisternae, mis tungivad oma tsütoplasma voolualasse.

Selle endoplasmaatilise retiikulumi osad puutuvad kokku aktiinfilamentide paralleelsete kimpudega staatilise kortikaalse tsütoplasma liideses.

Mitokondrid, glükosoomid ja teised väikesed tsütoplasmaatilised organellid, mis on endoplasmaatilises võrkudes kokku puutunud, näitavad Browni liikumist, kui nad voolavad.

Endoplasmaatilise retiikulumi membraanide sidumist ja libisemist piki aktiini liine võib samuti visualiseerida vahetult pärast nende rakkude tsütoplasma dissotsieerumist ATP-d sisaldavasse puhvrisse.

Lõikejõud, mis tekivad liideses dissotsieerunud aktiinikaablitega, liigutavad endoplasmaatilise retiikulumi ja teiste organellide suuri agregaate. Kiire külmutamise elektronmikroskoopia ja elusrakkude videomikroskoopia ja dissotsieerunud tsütoplasma kombinatsioon näitab, et tsütoplasmaatiline ülekanne sõltub endoplasmaatilise retiikulumi membraanidest, mis libisevad piki statsionaarset aktinjuhtmeid..

Seetõttu pakub endoplasmaatilise retiikulumi pidev võrk vahendit motiveerivate jõudude avaldamiseks sügavas tsütoplasmas kortikaalse aktiini juhtide kauges rakus, kus motiveeriv jõud genereeritakse..

Roll intratsellulaarses transpordis

Kuigi suur hulk teoseid on avaldatud molekulaarsel alusel ja tsütoplasmaatilise liikumise hüdrodünaamika järgi, suhtuvad suhteliselt vähe autorid nende funktsiooni arutelusse.

Pikka aega on arvestatud, et see vool aitab molekulaarset transporti. Kuid konkreetsed hüpoteesid, mis puudutavad mehhanismi, mille abil kiirendatakse ainevahetuse kiirust, on vaevalt analüüsitud.

Difusioon ei suuda seletada paljusid raku transpordi nähtusi ja homeostaasi astet marsruutidel ei saa selgitada rohkem kui eeldades, et need on aktiivse transpordi vormid..

Toitevetikates esineva voolu väga sümmeetriline topoloogia näib olevat arenenud märkimisväärse arengukuluga, mida näitab ka asjaolu, et selles organismis leiduv müosiin on kõige kiiremini teadaolev..

Tuginedes sellele, mida me teame õitsevest vetikatest, näeme, et ülekanne on seotud mitmete rollidega raku ainevahetuses. See aitab transportida rakkude vahel ja on seetõttu hädavajalik, et pakkuda pidevaks rakuliste plokkide voolu äsja moodustatud rakkudele punga otsas.

Samuti tundub oluline säilitada leelismetallid, mis hõlbustavad anorgaanilise süsiniku imendumist ümbritsevast veest. Kuid peamine küsimus, mis jääb suuresti vastuseta, on täpselt see, mida tsütoplasmaatiline liikumine võib mängida difusiooni kitsaskohtade kõrvaldamisel, mis näivad piiravat rakkude suurust teistes organismides..

Tegelikult võib vool kiirendada raku mahu kiire laienemise ajal homeostaatilist reguleerimist, kuid täpsed mehhanismid, mille abil see jääb avatud uurimisvaldkonnaks.

Kõige olulisem panus kvantitatiivse aruteluga tsütoplasmaatilise voolu mõju kohta rakusisesele transpordile on kahtlemata Pickard. See teadlane rääkis voolukiiruse laienemisest ja difusiooni ajast koosneva raku suurusega, samuti kloroplasti ridu ümbritseva periplasmast stagnatiivse kihi ja endoplasma liikuva kihi vahelise interaktsiooniga..

Ta juhtis tähelepanu võimalusele, et punkti allika nõustamine võib aidata homöostaasi kontsentratsioonivälja kõikumiste pehmendamisel. Ta tõstatas ka arusaama, et tsütoplasmaatiline vool ei pea tingimata andma rakule kasu, kui selle tegelik eesmärk on osakeste transportimine tsütoskeletina..

Tsütoplasmaatiline liikumine võimaldab molekulide ja vesiikulite jaotumist suurtes taimerakkudes

Hiljutised vee- ja maismaataimede uuringud näitavad, et sarnased nähtused määravad organellide ja vesiikulite rakusisese transpordi. See viitab sellele, et rakkude signaalimise aspektid, mis on seotud väliste stiimulite väljatöötamisega ja reageerimisega, on säilinud liikide lõikes.

Molekulaarsete mootorite liikumine piki tsütoskeleti kiude liigutab otseselt või kaudselt vedeliku tsütosooli, mis viib tsüklosiseni (tsütoplasmaatiline liikumine) ja mõjutab molekulaarsete liikide gradiente rakus, millel on potentsiaalselt olulised metaboolsed tagajärjed, nagu näiteks jõud. mootor rakkude laiendamiseks.

Uuringud on näidanud, et müosiin XI toimib organellide liikumisel, mis juhib tsütoplasmaatilist voolu vee- ja maismaataimedes. Vaatamata tsütoskeleti konserveerunud masinale, mis tõukab organelli liikumist vee-taimede ja maa vahel, varieeruvad tsüklosise kiirused taimerakkudes vastavalt rakutüüpidele, raku arengu faasidele ja taimedele..

Viited

  1. Encyclopædia Britannica toimetajad. (2009). tsütoplasma. 9-2-2017, Encyclopædia Britannica, inc.
  2. Darling, D. (2016). Tsütoplasmaatiline voog. 9-2-2017, David Darlingi maailmadest.
  3. Goldstein, R. (2015). Füüsiline perspektiiv tsütoplasma voogesitusele. 02-10-2017, The Royal Society Publishing.
  4. com (2016). Tsütoplasmaatiline voog või tsüklosis. 10-2-2017, Microscope.comist.
  5. Verchot, L. (2010). Tsütoplasmaatiline voog võimaldab molekulide ja vesiikulite levikut suurtes taimerakkudes ... 10-2-2017, USA Rahvusraamatukogust Riiklikud Terviseinstituudid Veebileht: ncbi.nlm.nih.gov.
  6. Wolff, K., Marenduzzo, D., & Cates, M. E. (2012). Tsütoplasmaatiline voogumine taimerakkudes: seina libisemise roll. Journal of the Royal Society Interface, 9 (71), 1398-1408. 
  7. Kachar, B. (1988). Tsütoplasmaatilise voogesituse mehhanism sigade vetikates rakkudes: endoplasmaatilise retikuliini libistamine piki aktiini filamente ... 11-2-2017, riiklikust biotehnoloogia teabekeskusest, USA.