Plik cytoszkielet jest to struktura komórkowa złożona z włókien. Jest rozproszony w całej cytoplazmie, a jego funkcja polega głównie na podtrzymywaniu architektury i kształtu komórki. Strukturalnie składa się z trzech rodzajów włókien, sklasyfikowanych według ich wielkości.
Są to włókna aktynowe, włókna pośrednie i mikrotubule. Każdy z nich nadaje sieci określoną właściwość. Wnętrze komórki to środowisko, w którym następuje przemieszczanie i przemieszczanie się materiałów. Cytoszkielet pośredniczy w tych ruchach wewnątrzkomórkowych.
Na przykład organelle - takie jak mitochondria lub aparat Golgiego - są statyczne w środowisku komórkowym; te poruszają się wykorzystując cytoszkielet jako ścieżkę.
Chociaż cytoszkielet wyraźnie dominuje w organizmach eukariotycznych, analogiczną strukturę odnotowano u prokariotów..
Indeks artykułów
Cytoszkielet jest niezwykle dynamiczną strukturą, która reprezentuje „rusztowanie molekularne”. Trzy rodzaje włókien, które go tworzą, to powtarzające się jednostki, które mogą tworzyć bardzo różne struktury, w zależności od sposobu, w jaki te podstawowe jednostki łączą się..
Jeśli chcemy stworzyć analogię z ludzkim szkieletem, cytoszkielet jest odpowiednikiem układu kostnego, a dodatkowo układu mięśniowego.
Jednak nie są one identyczne z kością, ponieważ komponenty mogą być składane i rozkładane, co pozwala na zmianę kształtu i nadaje komórce plastyczność. Składniki cytoszkieletu nie rozpuszczają się w detergentach.
Jak sama nazwa wskazuje, „intuicyjną” funkcją cytoszkieletu jest zapewnienie stabilności i kształtu komórce. Połączenie włókien w tę skomplikowaną sieć nadaje komórce właściwość odporności na odkształcenia.
Bez tej struktury komórka nie byłaby w stanie zachować określonego kształtu. Jednak jest to struktura dynamiczna (w przeciwieństwie do ludzkiego szkieletu), która nadaje komórkom właściwość zmiany kształtu.
Wiele składników komórkowych jest przyłączonych do tej sieci włókien rozproszonych w cytoplazmie, przyczyniając się do ich przestrzennego ułożenia..
Komórka nie wygląda jak zupa z różnymi elementami unoszącymi się w wodzie; nie jest też bytem statycznym. Wręcz przeciwnie, jest to zorganizowana macierz z organellami zlokalizowanymi w określonych obszarach, a proces ten zachodzi dzięki cytoszkieletowi.
Cytoszkielet bierze udział w ruchu. Dzieje się tak dzięki białkom motorycznym. Te dwa elementy łączą się i umożliwiają ruchy w komórce.
Bierze również udział w procesie fagocytozy (proces, w którym komórka wychwytuje cząstkę ze środowiska zewnętrznego, która może być pożywieniem lub nie).
Cytoszkielet pozwala komórce łączyć się ze środowiskiem zewnętrznym, fizycznie i biochemicznie. Ta rola łącznika umożliwia tworzenie się tkanek i połączeń komórkowych..
Cytoszkielet składa się z trzech różnych typów włókien: aktyny, włókien pośrednich i mikrotubul..
Obecnie proponowany jest nowy kandydat jako czwarta nić cytoszkielety: septyna. Każda z tych części została szczegółowo opisana poniżej:
Włókna aktynowe mają średnicę 7 nm. Znane są również jako mikrofilamenty. Monomery tworzące włókna to cząsteczki w kształcie balonów.
Chociaż są to struktury liniowe, nie mają kształtu „pręta”: obracają się wokół własnej osi i przypominają helisę. Są przyłączone do szeregu specyficznych białek, które regulują ich zachowanie (organizacja, lokalizacja, długość). Istnieje ponad 150 białek zdolnych do interakcji z aktyną.
Skrajności można rozróżnić; jeden nazywa się plus (+), a drugi minus (-). Na tych końcach włókno może rosnąć lub skracać się. W bardziej ekstremalnych warunkach polimeryzacja jest zauważalnie szybsza; aby wystąpiła polimeryzacja, wymagany jest ATP.
Aktyna może również występować jako monomer i być wolna w cytozolu. Te monomery są związane z białkami, które uniemożliwiają ich polimeryzację.
Włókna aktynowe pełnią rolę związaną z ruchem komórek. Pozwalają różnym typom komórek, zarówno organizmom jednokomórkowym, jak i wielokomórkowym (przykładem są komórki układu odpornościowego), poruszać się w ich środowisku.
Aktyna jest dobrze znana ze swojej roli w skurczu mięśni. Razem z miozyną grupują się w sarkomery. Obie struktury umożliwiają taki ruch zależny od ATP..
Przybliżona średnica tych włókien wynosi 10 µm; stąd nazwa „pośredni”. Jego średnica jest pośrednia w stosunku do pozostałych dwóch składników cytoszkieletu.
Struktura każdego włókna jest następująca: główka w kształcie balonu na końcu N i podobnie ukształtowana końcówka na końcu węglowym. Te końce są połączone ze sobą liniową strukturą złożoną z helis alfa..
Te „struny” mają kuliste głowy, które mają właściwość zwijania się z innymi włóknami pośrednimi, tworząc grubsze elementy z przeplotem..
Włókna pośrednie znajdują się w całej cytoplazmie komórki. Sięgają do membrany i często są do niej przyczepione. Włókna te znajdują się również w jądrze, tworząc strukturę zwaną „blaszką jądrową”.
Ta grupa jest z kolei podzielona na podgrupy włókien pośrednich:
- Włókna keratynowe.
- Włókna Vimentin.
- Neurofilamenty.
- Folie jądrowe.
Są to niezwykle mocne i odporne elementy. W rzeczywistości, jeśli porównamy je z pozostałymi dwoma włóknami (aktyną i mikrotubulami), włókna pośrednie zyskują na stabilności..
Dzięki tej właściwości jego główną funkcją jest mechaniczna, odporna na zmiany komórkowe. Występują obficie w typach komórek, które podlegają ciągłym obciążeniom mechanicznym; na przykład w komórkach nerwowych, nabłonkowych i mięśniowych.
W przeciwieństwie do pozostałych dwóch elementów cytoszkieletu, filamentów pośrednich nie można złożyć i usunąć na ich biegunowych końcach..
Są strukturami sztywnymi (aby mogły spełniać swoją funkcję: podparcia komórkowego i mechanicznej odpowiedzi na naprężenia), a montaż włókien jest procesem zależnym od fosforylacji..
Włókna pośrednie tworzą struktury zwane desmosomami. Wraz z szeregiem białek (kadheryn) powstają te kompleksy, które tworzą połączenia między komórkami.
Mikrotubule to puste w środku elementy. Są to największe włókna, które tworzą cytoszkielet. Średnica mikrotubul w jej wewnętrznej części wynosi około 25 nm. Długość jest dość zmienna, w zakresie od 200 nm do 25 µm.
Te włókna są niezbędne we wszystkich komórkach eukariotycznych. Wyłaniają się (lub rodzą) z małych struktur zwanych centrosomami, a stamtąd sięgają do krawędzi komórki, w przeciwieństwie do włókien pośrednich, które rozciągają się w całym środowisku komórkowym..
Mikrotubule składają się z białek zwanych tubulinami. Tubulina to dimer składający się z dwóch podjednostek: α-tubuliny i β-tubuliny. Te dwa monomery są połączone wiązaniami niekowalencyjnymi.
Jedną z jego najważniejszych cech jest zdolność do wzrostu i skracania, będąc strukturami dość dynamicznymi, jak w filamentach aktynowych.
Dwa końce mikrotubul można odróżnić od siebie. Z tego powodu mówi się, że w tych włóknach występuje „biegunowość”. W każdym z ekstremów - zwanych plus p dodatnim i minus lub ujemnym - zachodzi proces samoorganizacji.
Ten proces montażu i degradacji żarnika powoduje zjawisko „dynamicznej niestabilności”.
Mikrotubule mogą tworzyć bardzo zróżnicowane struktury. Biorą udział w procesach podziału komórek, tworząc wrzeciono mitotyczne. Ten proces pomaga każdej komórce potomnej mieć taką samą liczbę chromosomów.
Tworzą również podobne do bicza wyrostki używane do mobilności komórek, takie jak rzęski i wici..
Mikrotubule służą jako ścieżki lub „autostrady”, po których poruszają się różne białka pełniące funkcje transportowe. Białka te są podzielone na dwie rodziny: kinezyny i dyneiny. Mogą podróżować na duże odległości w komórce. Transport na krótkie odległości odbywa się na ogół na aktynie.
Te białka są „pieszymi” na drogach mikrotubul. Jego ruch bardzo przypomina spacer po mikrotubuli.
Transport obejmuje przemieszczanie różnych rodzajów elementów lub produktów, takich jak pęcherzyki. W komórkach nerwowych proces ten jest dobrze znany, ponieważ w pęcherzykach uwalniane są neuroprzekaźniki..
Mikrotubule uczestniczą również w mobilizacji organelli. W szczególności aparat Golgiego i retikulum endoplazmatyczne polegają na tym, aby te włókna zajęły właściwe położenie. W przypadku braku mikrotubul (w komórkach zmutowanych doświadczalnie) organelle te znacznie zmieniają swoje położenie.
W poprzednich rozdziałach opisano cytoszkielet eukariontów. Prokariota również mają podobną strukturę i mają składniki analogiczne do trzech włókien, które tworzą tradycyjny cytoszkielet. Do tych włókien dodaje się jedno własne, należące do bakterii: grupa MinD-ParA.
Funkcje cytoszkieletu u bakterii są dość podobne do funkcji, jakie spełniają u eukariontów: między innymi wspomaganie, podział komórek, utrzymanie kształtu komórki..
Klinicznie, elementy cytoszkieletu są powiązane z rakiem. Ponieważ interweniują w procesach podziału, są uważani za „cele” w celu zrozumienia i zaatakowania niekontrolowanego rozwoju komórek.
Jeszcze bez komentarzy