CITOSKELETAS: CHARAKTERISTIKOS, FUNKCIJOS IR STRUKTŪRA - BIOLOGIJA - 2025

Citoskeletas yra ląstelių struktūra sudaryta iš cheminių gijų. Jis yra išsidėstęs citoplazmoje ir jo funkcija yra daugiausia palaikomoji, kad būtų išlaikyta ląstelių architektūra ir forma. Struktūriškai jis yra sudarytas iš trijų rūšių pluoštų, klasifikuojamų pagal jų dydį.

Tai yra aktino pluoštai, tarpiniai siūlai ir mikrotubuliai. Kiekvienas iš jų tinklui suteikia tam tikrą savybę. Ląstelės vidus yra aplinka, kurioje vyksta medžiagų perkėlimas ir tranzitas. Citoskeletas tarpininkauja šiems tarpląsteliniams judesiams.

Pvz., Organelės, tokios kaip mitochondrijos ar Golgi aparatas, yra statinės ląstelių aplinkoje; šie juda kaip citoskeletas kaip kelias.

Nors eukariotiniuose organizmuose aiškiai vyrauja citoskeletas, prokariotuose pastebėta analogiška struktūra.

Bendrosios savybės

Citoskeletas yra nepaprastai dinamiška struktūra, apibūdinanti „molekulinius pastolius“. Trys jį sudarančių gijų tipai yra pasikartojantys vienetai, kurie gali sudaryti labai skirtingas struktūras, priklausomai nuo šių pagrindinių elementų sujungimo būdo.

Jei norime sukurti analogiją su žmogaus skeletu, citoskeletas yra lygiavertis kaulų sistemai ir, be to, raumenų sistemai.

Tačiau jie nėra tapatūs kaului, nes komponentai gali būti surinkti ir suirti, o tai leidžia pakeisti formą ir suteikti ląstelei plastiškumo. Citoskeleto komponentai netirpsta plovikliuose.

funkcijos

Figūra

Kaip rodo jo pavadinimas, citoskeleto „intuityvioji“ funkcija yra suteikti ląstelei stabilumo ir formos. Kai siūlai sujungiami šiame sudėtingame tinkle, tai suteikia ląstelei atsparumą deformacijai.

Be šios struktūros ląstelė negalėtų išlaikyti specifinės formos. Tačiau tai yra dinamiška struktūra (priešingai nei žmogaus skeletas), suteikianti ląstelėms savybę pakeisti formą.

Ląstelių judėjimas ir sankryžos

Daugelis ląstelių komponentų yra pritvirtinti prie šio pluošto tinklo, išsisklaidžiusio citoplazmoje, ir tai prisideda prie jų erdvinio išdėstymo.

Ląstelė neatrodo kaip sriuba su skirtingais elementais, plūduriuojančiais; tai nėra statinis subjektas. Tai greičiau yra organizuota matrica su organelėmis, esančiomis tam tikrose vietose, ir šis procesas vyksta citoskeleto dėka.

Citoskeletas dalyvauja judėjime. Tai atsitinka dėl motorinių baltymų. Šie du elementai sujungia ir leidžia judėti ląstelėje.

Jis taip pat dalyvauja fagocitozės procese (procesas, kurio metu ląstelė sugauna dalelę iš išorinės aplinkos, kuri gali būti arba nėra maistas).

Citoskeletas leidžia ląstelei susisiekti su savo išorine aplinka fiziškai ir biochemiškai. Šis jungties vaidmuo leidžia formuoti audinius ir ląstelių jungtis.

Struktūra ir komponentai

Citoskeletas yra sudarytas iš trijų skirtingų rūšių gijų: aktino, tarpinių gijų ir mikrotubulų.

Šiuo metu siūlomas naujas kandidatas kaip ketvirtoji citoskelelio grandinė: septinas. Kiekviena iš šių dalių yra išsamiai aprašyta toliau:

Aktino gijos

Aktino gijų skersmuo yra 7 nm. Jie taip pat žinomi kaip mikropluoštai. Monomerai, kurie sudaro gijas, yra baliono formos dalelės.

Nors jie yra tiesinės struktūros, jie nėra formuojami kaip „strypas“: jie sukasi apie savo ašį ir primena spiralę. Jie yra prijungti prie konkrečių baltymų, reguliuojančių jų elgesį (organizaciją, vietą, ilgį). Yra daugiau nei 150 baltymų, galinčių sąveikauti su aktinu.

Kraštutinumus galima diferencijuoti; vienas vadinamas pliusu (+), o kitas minusas (-). Šiuose galuose siūlas gali augti arba sutrumpėti. Polimerizacija pliuso gale pastebimai spartesnė; Kad įvyktų polimerizacija, reikalingas ATP.

Aktinas taip pat gali būti monomeras ir laisvas citozolyje. Šie monomerai jungiasi prie baltymų, kurie neleidžia jų polimerizacijai.

Aktino gijų funkcijos

Aktino gijos yra susijusios su ląstelių judėjimu. Jie leidžia skirtingiems ląstelių tipams, tiek vienaląsčiams, tiek daugialąsčiams organizmams (pavyzdys yra imuninės sistemos ląstelės) judėti savo aplinkoje.

Aktinas yra gerai žinomas dėl savo vaidmens raumenų susitraukime. Kartu su miozinu jie susiburia į sarkomerus. Abi struktūros įgalina tokį nuo ATP priklausomą judėjimą.

Tarpiniai siūlai

Apytikslis šių gijų skersmuo yra 10 µm; taigi pavadinimas „tarpinis“. Jo skersmuo yra tarpinis kitų dviejų citoskeleto komponentų atžvilgiu.

Kiekvienas siūlas yra išdėstytas taip: baliono formos galva N gale ir panašios formos uodega anglies terminale. Šie galai yra sujungti vienas su kitu tiesine struktūra, sudaryta iš alfa spiralių.

Šios „stygos“ turi apvalias galvutes, turinčias savybę suvynioti su kitomis tarpinėmis gijomis, sukuriant storesnius susipynusius elementus.

Tarpiniai siūlai yra visoje ląstelės citoplazmoje. Jie tęsiasi iki membranos ir dažnai pritvirtinami prie jo. Šie siūlai taip pat randami branduolyje, sudarydami struktūrą, vadinamą „branduoliniu sluoksniu“.

Ši grupė yra padalijama į tarpinių gijų pogrupius:

- Keratino gijos.

- Vimentino gijos.

- Neurofilamentai.

- Branduoliniai lakštai.

Tarpinių gijų vaidmuo

Jie yra ypač stiprūs ir atsparūs elementai. Tiesą sakant, jei palyginsime juos su kitais dviem siūlais (aktinu ir mikrotubuliais), tarpiniai siūlai įgis stabilumą.

Dėl šios savybės jos pagrindinė funkcija yra mechaninė, atspari ląstelių pokyčiams. Jie gausiai randami ląstelių tipuose, patiriančiuose nuolatinį mechaninį krūvį; pavyzdžiui, nervų, epitelio ir raumenų ląstelėse.

Skirtingai nuo kitų dviejų citoskeleto komponentų, tarpinės gijos negali susikaupti ir išsiskirti jų poliniuose galuose.

Tai yra tvirtos struktūros (norint atlikti savo funkciją: ląstelių palaikymas ir mechaninis atsakas į stresą), o gijų montavimas yra procesas, priklausomas nuo fosforilinimo.

Tarpiniai siūlai sudaro struktūras, vadinamas desmosomomis. Kartu su daugybe baltymų (kadherinų) sukuriami šie kompleksai, sudarantys jungtis tarp ląstelių.

Mikrotubulės

Mikrodalelės yra tuščiaviduriai elementai. Jie yra didžiausi siūlai, sudarantys citoskeletą. Vidinės mikrotubulų skersmuo yra apie 25 nm. Ilgis yra gana įvairus - nuo 200 nm iki 25 µm.

Šie siūlai yra būtini visose eukariotų ląstelėse. Jie atsiranda (arba gimsta) iš mažų struktūrų, vadinamų centrosomomis, ir iš ten jie išsikiša į ląstelės kraštus, priešingai nei tarpiniai siūlai, besitęsiantys visoje ląstelės aplinkoje.

Mikrotubules sudaro baltymai, vadinami tubulinais. Tubulinas yra dimeris, sudarytas iš dviejų subvienetų: α-tubulino ir β-tubulino. Šie du monomerai yra sujungti kovalentiniais ryšiais.

Viena iš svarbiausių jo savybių yra gebėjimas augti ir trumpėti, nes yra gana dinamiškos struktūros, kaip ir aktino gijose.

Du mikrotubulų galai gali būti atskirti vienas nuo kito. Dėl šios priežasties sakoma, kad šiuose siūluose yra „poliškumas“. Prie kiekvieno iš kraštutinumų - vadinamų plius p teigiamais ir minusiniais ar neigiamais - įvyksta savimonės procesas.

Šis kaitinimo siūlelio surinkimo ir skaidymo procesas sukelia „dinaminio nestabilumo“ reiškinį.

Mikrodalelių funkcija

Mikrodalelės gali sudaryti labai įvairias struktūras. Jie dalyvauja ląstelių dalijimosi procesuose, formuodami mitozinį suklį. Šis procesas padeda kiekvienai dukterinei ląstelei turėti vienodą chromosomų skaičių.

Jie taip pat sudaro plaukus primenančius priedus, naudojamus ląstelių mobilumui, pavyzdžiui, blakstienas ir žvynelius.

Mikrotubulės yra keliai arba „greitkeliai“, kuriais juda skirtingi baltymai, turintys transportavimo funkcijas. Šie baltymai skirstomi į dvi šeimas: kinezinus ir dyneinus. Jie gali nukeliauti didelius atstumus per kamerą. Paprastai nedideliu atstumu gabenamas aktinas.

Šie baltymai yra mikrotubulų kelių „pėstieji“. Jo judėjimas labai primena ėjimą mikrotubuliu.

Transportavimas apima įvairių tipų elementų ar gaminių, tokių kaip pūslelės, judėjimą. Nervų ląstelėse šis procesas yra gerai žinomas, nes neurotransmiteriai išsiskiria iš pūslelių.

Mikrovamzdeliai taip pat dalyvauja organelių mobilizavime. Visų pirma, Golgi aparatas ir endosplazminis retikulumas priklauso nuo šių gijų, kad užimtų tinkamą padėtį. Nesant mikrotubulų (eksperimentiškai mutavusiose ląstelėse), šie organeliukai žymiai keičia savo padėtį.

Kiti citoskeleto padariniai

Esant bakterijoms

Ankstesniuose skyriuose buvo aprašytas eukariotų citoskeletas. Prokariotai taip pat turi panašią struktūrą ir turi komponentus, analogiškus trims pluoštams, kurie sudaro tradicinį citoskeletą. Prie šių gijų pridedama viena jos bakterijoms priklausanti rūšis: „MinD-ParA“ grupė.

Citoskeleto funkcijos bakterijose yra gana panašios į funkcijas, kurias jos atlieka eukariotuose: palaikymas, ląstelių dalijimasis, ląstelių formos palaikymas, be kita ko.

Sergant vėžiu

Kliniškai citoskeleto komponentai buvo siejami su vėžiu. Kadangi jie įsikiša į dalijimosi procesus, jie yra laikomi „taikiniais“, kad suprastų ir užpultų nekontroliuojamą ląstelių vystymąsi.

Nuorodos

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Esminė ląstelių biologija. Girlianda mokslas.
2. Fletcher, DA ir Mullins, RD (2010). Ląstelių mechanika ir citoskeletas. „Nature“, 463 (7280), 485–492.
3. Salė, A. (2009). Citoskeletas ir vėžys. Vėžio ir metastazių apžvalgos, 28 (1–2), 5–14.
4. Moseley, JB (2013). Išplėstas vaizdas iš eukariotų citoskeleto. Ląstelės molekulinė biologija, 24 (11), 1615–1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biochemija. Medicinos ir gyvybės mokslų pagrindai. Aš atbuline eiga.
6. Shih, YL ir Rothfield, L. (2006). Bakterinis citoskeletas. Mikrobiologijos ir molekulinės biologijos apžvalgos, 70 (3), 729–754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Žmogaus fiziologija, integruotas požiūris. Visos Amerikos medicina. 4-asis leidimas. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Vaizduojami citoskeleto komponentai elektroninės mikroskopijos būdu. Cytoskeleton metoduose ir protokoluose (p. 187–06). „Humana Press“.