CITOSKELETS: RAKSTURLIELUMI, FUNKCIJAS UN STRUKTŪRA - BIOLOĢIJA - 2025

ANOTĀCIJA Šūnas skelets ir šūnu struktūra, kas sastāv no pavedieniem. Tas ir izkliedēts visā citoplazmā, un tā funkcija galvenokārt ir atbalstoša, lai saglabātu šūnu arhitektūru un formu. Strukturāli to veido trīs veidu šķiedras, kas klasificētas pēc to lieluma.

Tās ir aktīna šķiedras, starpposma pavedieni un mikrotubulas. Katrs no tiem tīklam piešķir noteiktu īpašumu. Šūnas interjers ir vide, kurā notiek materiālu pārvietošana un pārvietošana. Citoskelets meditē šīs intracelulārās kustības.

Piemēram, organellas - piemēram, mitohondriji vai Golgi aparāts - šūnu vidē ir statiskas; šie pārvietojas, izmantojot ceļu citoskeletonu.

Lai arī citoskelets skaidri dominē eikariotu organismos, par prokariotiem ir ziņots par līdzīgu struktūru.

Vispārīgais raksturojums

Citoskelets ir ārkārtīgi dinamiska struktūra, kas attēlo "molekulāru sastatni". Trīs pavedienu veidi, kas to veido, ir atkārtotas vienības, kas var veidot ļoti atšķirīgas struktūras atkarībā no šo pamatvienību apvienošanas veida.

Ja mēs vēlamies radīt analoģiju ar cilvēka skeletu, citoskelets ir līdzvērtīgs kaulu sistēmai un papildus arī muskuļu sistēmai.

Tomēr tie nav identiski kaulam, jo ​​komponentus var salikt un sadalīt, ļaujot mainīt formu un nodrošinot šūnas plastiskumu. Citoskeleta sastāvdaļas nešķīst mazgāšanas līdzekļos.

Iespējas

Forma

Kā norāda nosaukums, citoskeleta "intuitīvā" funkcija ir nodrošināt šūnas stabilitāti un formu. Ja kvēldiegi ir apvienoti šajā sarežģītajā tīklā, tas piešķir šūnai īpašību pretoties deformācijai.

Bez šīs struktūras šūna nespētu saglabāt noteiktu formu. Tomēr tā ir dinamiska struktūra (pretēji cilvēka skeletam), kas piešķir šūnām formas mainīšanas īpašību.

Šūnu kustība un krustojumi

Daudzi šūnu komponenti ir pievienoti šim citoplazmā izkliedēto šķiedru tīklam, veicinot to telpisko izvietojumu.

Šūna neizskatās pēc zupa ar dažādiem elementiem, kas peld ar adrift; tā arī nav statiska vienība. Drīzāk tā ir organizēta matrica ar organellām, kas atrodas noteiktos apgabalos, un šis process notiek, pateicoties citoskeletonam.

Citoskelets ir iesaistīts kustībā. Tas notiek pateicoties motoriem proteīniem. Šie divi elementi apvieno un ļauj kustēties šūnā.

Tas arī piedalās fagocitozes procesā (process, kurā šūna uztver daļiņu no ārējās vides, kas var būt vai nebūt pārtika).

Citoskelets ļauj šūnai izveidot savienojumu ar ārējo vidi fiziski un bioķīmiski. Šī savienotāja loma ļauj veidot audus un šūnu savienojumus.

Uzbūve un sastāvdaļas

Citoskeletu veido trīs dažādu veidu pavedieni: aktīns, starpposma pavedieni un mikrotubulas.

Šobrīd tiek ierosināts jauns kandidāts kā ceturtā citoskeles daļa: septin. Katra no šīm detaļām ir sīki aprakstīta zemāk:

Aktīna pavedieni

Aktīna pavedienu diametrs ir 7 nm. Tos sauc arī par mikrošķiedrām. Monomēri, kas veido pavedienus, ir balona formas daļiņas.

Lai arī tās ir lineāras struktūras, tās nav veidotas kā “stienis”: tās griežas uz savu asi un atgādina spirāli. Tie ir piesaistīti virknei īpašu olbaltumvielu, kas regulē viņu uzvedību (organizāciju, atrašanās vietu, garumu). Ir vairāk nekā 150 olbaltumvielu, kas spēj mijiedarboties ar aktīnu.

Galējības var atšķirt; vienu sauc plus (+), bet otru mīnus (-). Šajos galos kvēldiegs var izaugt vai saīsināties. Polimērēšana plusā ir pamanāma ātrāk; Lai notiktu polimerizācija, nepieciešams ATP.

Aktīns var būt arī monomērs un brīvs citosolā. Šie monomēri ir piesaistīti olbaltumvielām, kas novērš to polimerizāciju.

Aktīna pavedienu funkcijas

Aktīna pavedieniem ir loma, kas saistīta ar šūnu kustību. Tie ļauj dažādiem šūnu veidiem, gan vienšūnu, gan daudzšūnu organismiem (piemērs ir imūnsistēmas šūnas), pārvietoties savā vidē.

Aktīns ir labi pazīstams ar savu lomu muskuļu kontrakcijās. Kopā ar miozīnu viņi apvienojas sarkomeros. Abas struktūras padara iespējamu šādu no ATP atkarīgu kustību.

Starpposma pavedieni

Aptuvenais šo pavedienu diametrs ir 10 µm; līdz ar to nosaukums "starpposms". Tās diametrs ir vidējs attiecībā pret pārējiem diviem citoskeleta komponentiem.

Katra kvēldiega struktūra ir šāda: balona formas galva N galā un līdzīgas formas aste oglekļa galā. Šie gali ir savstarpēji savienoti ar lineāru struktūru, kas sastāv no alfa helikām.

Šīm "stīgām" ir riņķveida galviņas, kurām ir īpašība likvidēt ar citiem starpposma pavedieniem, veidojot biezākus savstarpēji savienotus elementus.

Starpposma pavedieni atrodas visā šūnas citoplazmā. Tie stiepjas līdz membrānai un bieži tiek piestiprināti pie tā. Šie pavedieni ir sastopami arī kodolā, veidojot struktūru, ko sauc par “kodolplēvi”.

Šo grupu savukārt klasificē starpposma pavedienu apakšgrupās:

- keratīna pavedieni.

- Vimentīna pavedieni.

- neirofilamenti.

- kodolmateriālu loksnes.

Starpposma pavedienu loma

Tie ir ārkārtīgi spēcīgi un izturīgi elementi. Faktiski, ja mēs tos salīdzinām ar pārējiem diviem pavedieniem (aktīnu un mikrotubulēm), starpposma pavedieni iegūst stabilitāti.

Pateicoties šim īpašumam, tā galvenā funkcija ir mehāniska, izturīga pret šūnu izmaiņām. Tie ir bagātīgi sastopami šūnu tipos, kas piedzīvo pastāvīgu mehānisko spriegumu; piemēram, nervu, epitēlija un muskuļu šūnās.

Atšķirībā no pārējiem diviem citoskeleta komponentiem starpposma pavedieni nevar salikt un sabrukt to polārajos galos.

Tās ir stingras struktūras (lai varētu pildīt savas funkcijas: šūnu atbalsts un mehāniskā reakcija uz stresu), un pavedienu montāža ir process, kas atkarīgs no fosforilēšanas.

Starpposma pavedieni veido struktūras, ko sauc par desmosomām. Kopā ar virkni olbaltumvielu (kadherīniem) tiek izveidoti šie kompleksi, kas veido savienojumus starp šūnām.

Mikrotubulas

Mikrotubulas ir dobi elementi. Tie ir lielākie pavedieni, kas veido citoskeletu. Mikrotubulu diametrs tās iekšējā daļā ir aptuveni 25 nm. Garums ir diezgan mainīgs, diapazonā no 200 nm līdz 25 µm.

Šie pavedieni ir neaizstājami visās eikariotu šūnās. Tie rodas (vai ir dzimuši) no mazām struktūrām, ko sauc par centrosomām, un no turienes tie izplešas līdz šūnas malām, atšķirībā no starpposma pavedieniem, kas stiepjas visā šūnu vidē.

Mikrotubulas veido olbaltumvielas, ko sauc par tubulīniem. Tubulīns ir dimērs, kas sastāv no divām apakšvienībām: α-tubulīna un β-tubulīna. Šos divus monomērus savieno nekovalentās saites.

Viena no visatbilstošākajām īpašībām ir spēja augt un saīsināties, jo tā ir diezgan dinamiska struktūra, tāpat kā aktīna pavedieniem.

Divus mikrotubulu galus var atšķirt viens no otra. Šī iemesla dēļ tiek teikts, ka šajos pavedienos ir "polaritāte". Katrā no galējībām - to sauc par plus plus p un mīnus vai negatīvu - notiek pašsapulces process.

Šis kvēldiega montāžas un sadalīšanās process rada "dinamiskas nestabilitātes" fenomenu.

Mikrotubulu funkcija

Mikrotubulas var veidot ļoti dažādas struktūras. Viņi piedalās šūnu dalīšanās procesos, veidojot mitotisko vārpstu. Šis process palīdz katrai meitas šūnai iegūt vienādu hromosomu skaitu.

Tie veido arī pātagai līdzīgus piedēkļus, ko izmanto šūnu mobilitātei, piemēram, cilijas un flagellas.

Mikrotubulas kalpo kā ceļi vai “lielceļi”, pa kuriem pārvietojas dažādi proteīni, kuriem ir transporta funkcijas. Šīs olbaltumvielas iedala divās ģimenēs: kinezīni un dyneīni. Viņi kamerā var nobraukt lielus attālumus. Pārvadāšanu nelielos attālumos parasti veic ar aktīnu.

Šie proteīni ir mikrotubulu ceļu "gājēji". Tās kustība ļoti atgādina pastaigu pa mikrotubulu.

Pārvadāšana ir saistīta ar dažādu veidu elementu vai izstrādājumu, piemēram, pūslīšu, pārvietošanu. Nervu šūnās šis process ir labi zināms, jo neirotransmiteri izdalās pūslīšos.

Mikrotubulas piedalās arī organelle mobilizācijā. Jo īpaši Golgi aparāts un endosplasmiskais retikulums ir atkarīgs no šiem pavedieniem, lai ieņemtu pareizo stāvokli. Ja mikrotubulu nav (eksperimentāli mutētās šūnās), šie organoīli ievērojami maina savu pozīciju.

Citas citoskeleta sekas

Baktērijās

Iepriekšējās sadaļās tika aprakstīts eikariotu citoskelets. Prokariotiem ir arī līdzīga struktūra, un tiem ir komponenti, kas ir analogi trim šķiedrām, kas veido tradicionālo citoskeletu. Šiem pavedieniem pievieno savu piederību baktērijām: MinD-ParA grupai.

Citoskeleta funkcijas baktērijās ir diezgan līdzīgas funkcijām, kuras tās veic eikariotos: atbalsts, šūnu dalīšana, šūnu formas uzturēšana, cita starpā.

Vēža gadījumā

Klīniski citoskeleta sastāvdaļas ir saistītas ar vēzi. Tā kā viņi iejaucas dalīšanas procesos, tie tiek uzskatīti par "mērķiem", lai izprastu un uzbruktu nekontrolētai šūnu attīstībai.

Atsauces

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Būtiskā šūnu bioloģija. Garland zinātne.
2. Fletcher, DA, & Mullins, RD (2010). Šūnu mehānika un citoskelets. Daba, 463 (7280), 485–492.
3. Hall, A. (2009). Citoskelets un vēzis. Vēža un metastāžu pārskati, 28. (1. – 2.), 5. – 14.
4. Moseley, JB (2013). Paplašināts skats uz eikariotu citoskeletu. Šūnas molekulārā bioloģija, 24 (11), 1615–1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Bioķīmija. Medicīnas un dzīvības zinātņu pamati. Es apgriezos.
6. Shih, YL, & Rothfield, L. (2006). Baktēriju citoskelets. Mikrobioloģijas un molekulārās bioloģijas pārskati, 70 (3), 729–754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Cilvēka fizioloģija, integrēta pieeja. Pan-American Medical. 4. izdevums. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Attēlo citoskeletona komponentus ar elektronu mikroskopiju. Citoskeletona metodēs un protokolos (187.-06. Lpp.). Humana Press.