Lastnosti, funkcije, sestava in komponente citoskeletov

The citoskelet Je celična struktura, sestavljena iz filamentov. Razpršena je skozi citoplazmo in njena funkcija je predvsem podpora, da se ohrani arhitektura in celična oblika. Strukturno je sestavljen iz treh vrst vlaken, razvrščenih po velikosti.

To so aktinska vlakna, vmesna vlakna in mikrotubule. Vsak izmed njih podeljuje omrežje določeno lastnost. Celična notranjost je okolje, v katerem poteka premik in prehod materialov. Citoskelet posreduje pri teh znotrajceličnih gibanjih.

Na primer, organeli - kot so mitohondriji ali Golgijev aparat - so statični v celičnem okolju; premikajo se s citoskeletom kot način.

Čeprav citoskelet jasno prevladuje v evkariontskih organizmih, je bila podobna struktura opisana pri prokariotih.

Indeks

• 1 Splošne značilnosti
• 2 Funkcije
  • 2.1 Oblika
  • 2.2 Gibanje in celična križišča
• 3 Struktura in komponente
  • 3.1 Filamenti aktina
  • 3.2 Vmesna vlakna
  • 3.3 Mikrotubule
• 4 Druge posledice citoskeleta
  • 4.1 Pri bakterijah
  • 4.2 Pri raku
• 5 Reference

Splošne značilnosti

Citoskelet je izjemno dinamična struktura, ki predstavlja "molekularni oder". Tri vrste filamentov, ki ga sestavljajo, so ponavljajoče se enote, ki lahko tvorijo zelo različne strukture, odvisno od načina združevanja teh osnovnih enot..

Če želimo ustvariti analogijo s človeškim okostjem, je citoskelet ekvivalenten kostnemu sistemu in poleg tega tudi mišičnemu sistemu..

Vendar pa niso identični kostni, ker se sestavine lahko sestavljajo in razgrajujejo, kar omogoča spremembo oblike in celici daje plastičnost. Komponente citoskeleta niso topne v detergentih.

Funkcije

Oblika

Kot že ime pove, "intuitivna" funkcija citoskeleta zagotavlja stabilnost in obliko celice. Ko se vlakna združijo v tem zapletenem omrežju, daje celici lastnost, da se upre deformaciji.

Brez te strukture celica ne bi mogla ohraniti določene oblike. Vendar pa je to dinamična struktura (v nasprotju s človeškim okostjem), ki celicam daje lastnost, da spremenijo obliko.

Gibanje in spoji celic

Številne celične komponente so povezane s to mrežo vlaken, razpršenih v citoplazmi, kar prispeva k njihovi prostorski razporeditvi..

Celica ni videti kot juha z različnimi plavajočimi elementi; niti ni statična entiteta. Nasprotno, gre za organizirano matriko z organeli, ki se nahajajo v določenih območjih, in ta proces se dogaja zahvaljujoč citoskeletu.

Citoskelet je vpleten v gibanje. To se zgodi zaradi motoričnih beljakovin. Ta dva elementa združujeta in omogočata premike znotraj celice.

Sodeluje tudi v procesu fagocitoze (proces, v katerem celica zajame delce iz zunanjega okolja, ki je lahko ali pa tudi ne). 

Citoskelet omogoča povezavo celice z njenim zunanjim okoljem, fizično in biokemično. Ta povezovalna vloga je tisto, kar omogoča tvorbo tkiv in celičnih stikov.

Struktura in komponente

Citoskelet je sestavljen iz treh različnih tipov filamentov: aktina, vmesnih filamentov in mikrotubul..

Trenutno je predlagan nov kandidat kot četrti del citoskeleta: septina. V nadaljevanju je podrobno opisan vsak od teh delov:

Aktinski filamenti

Aktinski filamenti imajo premer 7 nm. Znani so tudi kot mikrofilamenti. Monomeri, ki sestavljajo filamente, so delci v obliki balona.

Čeprav so linearne strukture, nimajo oblike "bar": vrtijo se na svoji osi in so podobne propelerju. Povezane so z vrsto specifičnih beljakovin, ki uravnavajo njihovo vedenje (organizacija, lokacija, dolžina). Obstaja več kot 150 proteinov, ki so sposobni interakcije z aktinom.

Ekstremi se lahko razlikujejo; ena se imenuje plus (+) in druga minus (-). S temi skrajnostmi lahko žarilna nitka raste ali se skrajša. Polimerizacija je v najbolj ekstremni meri opazno hitrejša; za polimerizacijo potreben ATP.

Aktin je lahko tudi monomer in je prost v citosolu. Ti monomeri so vezani na proteine, ki preprečujejo njihovo polimerizacijo.

Funkcije aktin filamentov

Actin filamenti imajo vlogo, povezano z gibanjem celic. Omogočajo različne vrste celic, tako enoceličnih kot večceličnih (na primer celice imunskega sistema), da se premikajo v svojem okolju..

Actin je dobro znan po svoji vlogi pri krčenju mišic. Skupaj z miozinom so združeni v sarkomere. Obe strukturi omogočata to gibanje, odvisno od ATP.

Vmesna vlakna

Približni premer teh filamentov je 10 μm; od tod tudi ime "vmesni". Njen premer je vmesni glede na druge dve komponenti citoskeleta.

Vsaka žarilna nitka je strukturirana na naslednji način: glava v obliki balona na N-terminalu in rep podobno obliko na terminalnem ogljiku. Ti konci so med seboj povezani z linearno strukturo, ki jo tvorijo alfa spirale.

Te "vrvi" imajo kroglaste glave, ki imajo lastnost navijanja z drugimi vmesnimi filamenti, ki ustvarjajo debelejše prepletene elemente.

Vmesna vlakna se nahajajo po celični citoplazmi. Raztezajo do membrane in so pogosto pritrjene nanj. Ti filamenti se nahajajo tudi v jedru in tvorijo strukturo, imenovano "jedrska pločevina"..

Ta skupina je razvrščena v podskupine vmesnih filamentov:

- Keratin filamenti.

- Filamenti vimentina.

- Nevrofilamenti.

- Jedrske tablice.

Funkcija vmesnih filamentov

So izredno močni in odporni elementi. Dejansko, če jih primerjamo z drugimi dvema filamentoma (aktinom in mikrotubulami), se vmesne filamente stabilizirajo..

Zaradi te lastnosti je njegova glavna funkcija mehanska, odporna na spremembe v celici. Najdemo jih v številnih vrstah celic, ki so podvržene stalnemu mehanskemu stresu; na primer v živčnih, epitelnih in mišičnih celicah.

Za razliko od drugih dveh komponent citoskeleta, vmesnih filamentov ni mogoče sestaviti in odstraniti na njihovih polarnih koncih..

So toge strukture (da lahko izpolnijo svojo funkcijo: celična podpora in mehanski odziv na stres) in sestavljanje filamentov je proces, ki je odvisen od fosforilacije.

Vmesni filamenti tvorijo strukture, ki se imenujejo desmosomi. Skupaj s serijo proteinov (kadherinov) nastanejo ti kompleksi, ki tvorijo vezi med celicami.

Mikrotubule

Mikrotubule so votli elementi. To so največje filamente, ki tvorijo citoskelet. Premer mikrotubulov v njenem notranjem delu je okoli 25 nm. Dolžina je precej spremenljiva, v območju od 200 nm do 25 μm.

Ti filamenti so nepogrešljivi v vseh evkariontskih celicah. Pojavijo se (ali se rodijo) iz majhnih struktur, imenovanih centrosomi, in od tam segajo do robov celice, v nasprotju z vmesnimi filamenti, ki segajo skozi celično okolje..

Mikrotubule tvorijo proteini, imenovani tubulini. Tubulin je dimer, ki ga tvorita dve podenoti: α-tubulin in β-tubulin. Ta dva monomera sta vezana z nekovalentnimi vezmi.

Ena od najpomembnejših lastnosti je sposobnost rasti in skrajšanja, ki je precej dinamična struktura, kot v aktin filamentih.

Dva konca mikrotubulov se lahko razlikujeta drug od drugega. Zato je rečeno, da v teh filamentih obstaja "polarnost". Na vsakem koncu se imenuje bolj pozitivno in manj ali negativno - pride do samosestavitvenega procesa.

Ta postopek sestavljanja in degradacije filamentov povzroča pojav "dinamične nestabilnosti"..

Funkcija mikrotubul

Mikrotubule lahko tvorijo zelo različne strukture. Sodelujejo pri procesih celične delitve, ki tvorijo mitotično vreteno. Ta proces pomaga vsaki hčerinski celici imeti enako število kromosomov.

Oblikujejo tudi bičaste podaljške, ki se uporabljajo za mobilnost celic, kot so npr.

Mikrotubule služijo kot poti ali "ceste", v katerih se gibajo različne beljakovine, ki imajo transportno funkcijo. Te beljakovine so razvrščene v dve družini: kinezini in dineini. V celici lahko potujejo na velike razdalje. Prevoz na kratkih razdaljah se običajno opravi na aktinu.

Te beljakovine so "pešci" cest, ki jih tvorijo mikrotubule. Njegovo gibanje spominja na prehod na mikrotubule.

Prevoz vključuje premikanje različnih vrst elementov ali izdelkov, kot so mehurčki. V živčnih celicah je ta proces dobro znan, ker se nevrotransmiterji sproščajo v vezikule.

Mikrotubule sodelujejo tudi pri mobilizaciji organelov. Zlasti Golgijev aparat in endosplazmični retikulum sta odvisna od teh filamentov, da zavzamejo svoj pravilen položaj. V odsotnosti mikrotubulov (v eksperimentalno mutiranih celicah) ti organeli bistveno spremenijo svoj položaj.

Druge posledice citoskeleta

V bakterijah

V prejšnjih delih je bil opisan citoskelet evkariontov. Prokarioti imajo tudi podobno strukturo in imajo komponente, podobne trem vlaknom, ki tvorijo tradicionalni citoskelet. V te filamente dodamo eno od naših lastnih bakterij: skupino MinD-ParA.

Funkcije citoskeleta v bakterijah so precej podobne funkcijam, ki jih imajo pri evkariontih: podpora, delitev celic, ohranjanje oblike celic, med drugim.

Pri raku

Klinično so bile komponente citoskeleta povezane z rakom. Ker posegajo v procese delitve, se štejejo za "tarče", da lahko razumejo in napadajo nenadzorovan razvoj celic.

Reference

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Bistvena celična biologija. Garland Science.
2. Fletcher, D.A., & Mullins, R.D. (2010). Mehanika celic in citoskelet. Narava, 463(7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Citoskelet in rak. Pregledi raka in metastaze, 28(1-2), 5-14.
4. Moseley, J. B. (2013). Razširjen pogled na evkariontski citoskelet. Molekularna biologija celice, 24(11), 1615-1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemija Osnove medicine in znanosti o življenju. Obrnil sem se.
6. Shih, Y.L. in Rothfield, L. (2006). Bakterijski citoskelet. Mnenja o mikrobiologiji in molekularni biologiji, 70(3), 729-754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Človeška fiziologija, celostni pristop. Pan American Medical 4. izdaja. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Slikanje komponent citoskeleta z elektronsko mikroskopijo. V Metode in protokoli citoskeletov (str. 187–06). Humana Press.