Charakteristiky cytoskeletu, funkcie, štruktúra a komponenty

cytoskelet Je to bunková štruktúra zložená z vlákien. Je rozptýlená cez cytoplazmu a jej funkciou je hlavne podpora, zachovanie architektúry a bunkovej formy. Štruktúrne sa skladá z troch typov vlákien, klasifikovaných podľa ich veľkosti.

Ide o aktínové vlákna, stredné vlákna a mikrotubuly. Každá z nich poskytuje špecifickú vlastnosť sieti. Celulárny interiér je prostredie, kde dochádza k posunu a prechodu materiálu. Cytoskeleton sprostredkováva tieto intracelulárne pohyby.

Napríklad organely - ako sú mitochondrie alebo Golgiho aparáty - sú v bunkovom prostredí statické; pohybujú sa pomocou cytoskeletu.

Hoci cytoskeleton jednoznačne prevláda v eukaryotických organizmoch, v prokaryotoch bola opísaná analogická štruktúra.

index

• 1 Všeobecné charakteristiky
• 2 Funkcie
  • 2.1 Tvar
  • 2.2 Pohyb a bunkové spojenia
• 3 Štruktúra a komponenty
  • 3.1 Vlákna aktínu
  • 3.2 Medziľahlé vlákna
  • 3.3 Mikrotubuly
• 4 Ďalšie dôsledky cytoskeletu
  • 4.1 U baktérií
  • 4.2 Pri rakovine
• 5 Referencie

Všeobecné charakteristiky

Cytoskelet je extrémne dynamická štruktúra, ktorá predstavuje "molekulárne lešenie". Tri typy vlákien, ktoré ho tvoria, sú opakujúce sa jednotky, ktoré môžu tvoriť veľmi odlišné štruktúry v závislosti od spôsobu, akým sú tieto základné jednotky kombinované..

Ak chceme vytvoriť analógiu s ľudskou kostrou, cytoskelet je ekvivalentný kostnému systému a navyše svalovému systému.

Nie sú však identické s kosťou, pretože zložky môžu byť zostavené a dezintegrované, čo umožňuje zmeny tvaru a dáva bunke plasticitu. Zložky cytoskeletu nie sú rozpustné v detergentoch.

funkcie

tvar

Ako už názov napovedá, "intuitívna" funkcia cytoskeletu je poskytnúť bunke stabilitu a formu. Keď sa vlákna spoja v tejto zložitej sieti, dávajú bunke vlastnosť odolávať deformácii.

Bez tejto štruktúry by bunka nebola schopná udržať špecifický tvar. Je to však dynamická štruktúra (na rozdiel od ľudskej kostry), ktorá dáva bunkám vlastnosť zmeniť tvar.

Pohyb a bunkové spojenia

Mnohé bunkové zložky sú spojené s touto sieťou vlákien dispergovanou v cytoplazme, čo prispieva k ich priestorovému usporiadaniu..

Bunka nevyzerá ako vývar s rôznymi prvkami plávajúcimi adriftom; nie je to ani statická entita. Naopak, ide o organizovanú matricu s organelami nachádzajúcimi sa v špecifických zónach a tento proces prebieha vďaka cytoskeletu.

Cytoskeleton sa podieľa na pohybe. To sa deje vďaka motorickým proteínom. Tieto dva prvky kombinujú a umožňujú posuny vnútri bunky.

Podieľa sa aj na procese fagocytózy (proces, pri ktorom bunka zachytáva časticu z vonkajšieho prostredia, ktorá môže alebo nemusí byť potravinou). 

Cytoskeleton umožňuje spojenie bunky s jej vonkajším prostredím, fyzicky a biochemicky. Táto spojovacia úloha umožňuje tvorbu tkanív a bunkových spojov.

Štruktúra a komponenty

Cytoskelet sa skladá z troch rôznych typov vlákien: aktínu, intermediárnych filamentov a mikrotubulov.

V súčasnosti je navrhnutý nový kandidát ako štvrtá vetva cytoskeletu: septina. Nasledujúci text podrobne popisuje každú z týchto častí:

Aktínové vlákna

Aktínové vlákna majú priemer 7 nm. Sú tiež známe ako mikrovlákna. Monoméry, ktoré tvoria vlákna, sú balónikové častice.

Hoci ide o lineárne štruktúry, nemajú tvar "tyče": otáčajú sa na svojej osi a podobajú sa vrtuli. Sú spojené s radom špecifických proteínov, ktoré regulujú ich správanie (organizácia, umiestnenie, dĺžka). Existuje viac ako 150 proteínov schopných interakcie s aktínom.

Extrémy môžu byť diferencované; jeden sa nazýva plus (+) a druhý mínus (-). Týmito extrémami môže vlákno rásť alebo skracovať. Polymerizácia je viditeľne rýchlejšia v extrémnej miere; aby nastala polymerizácia, je potrebný ATP.

Aktín môže byť tiež monomér a môže byť voľný v cytosóle. Tieto monoméry sú viazané na proteíny, ktoré bránia ich polymerizácii.

Funkcia aktínových vlákien

Aktínové vlákna majú úlohu súvisiacu s pohybom buniek. Umožňujú rôzne typy buniek, a to ako jednobunkové, tak mnohobunkové organizmy (príkladom sú bunky imunitného systému), pohybovať sa v ich prostredí.

Aktín je dobre známy svojou úlohou pri svalových kontrakciách. Spolu s myozínom sú zoskupené v sarkomériách. Obidve štruktúry umožňujú tento pohyb závislý od ATP.

Medziproduktové vlákna

Približný priemer týchto vlákien je 10 μm; preto názov "stredný". Jeho priemer je medziľahlý vzhľadom na ďalšie dve zložky cytoskeletu.

Každé vlákno je štruktúrované nasledovne: hlava v tvare balónika na N-konci a chvost s podobným tvarom na koncovom uhlíku. Tieto konce sú navzájom spojené lineárnou štruktúrou tvorenou alfa helixmi.

Tieto "laná" majú guľovité hlavy, ktoré majú schopnosť navíjania s inými medziľahlými vláknami, čím vytvárajú silnejšie prekladané prvky..

Medziľahlé vlákna sú umiestnené v celej bunkovej cytoplazme. Rozprestierajú sa na membráne a často sú k nej pripojené. Tieto vlákna sa nachádzajú aj v jadre a tvoria štruktúru nazývanú "jadrový list".

Táto skupina sa zaraďuje do čiastkových podskupín: \ t

- Keratínové vlákna.

- Vlákna vimentínu.

- neurofilament.

- Jadrové listy.

Funkcia medziľahlých vlákien

Sú extrémne pevné a odolné. Ak ich porovnáme s ďalšími dvoma vláknami (aktín a mikrotubuly), medzilahlé vlákna získajú stabilitu.

Vďaka tejto vlastnosti je jej hlavnou funkciou mechanická odolnosť voči bunkovým zmenám. Nachádzajú sa hojne v typoch buniek, ktoré podliehajú konštantnému mechanickému namáhaniu; napríklad v nervových, epitelových a svalových bunkách.

Na rozdiel od ostatných dvoch zložiek cytoskeletu sa medziľahlé vlákna nemôžu zostaviť a umiestniť na ich polárnych koncoch.

Sú to tuhé štruktúry (aby boli schopné plniť svoju funkciu: bunková podpora a mechanická odozva na stres) a zostavenie vlákien je proces závislý od fosforylácie.

Medziľahlé vlákna tvoria štruktúry nazývané desmozómy. Spolu s radom proteínov (kadherínov) sa vytvárajú tieto komplexy, ktoré tvoria väzby medzi bunkami.

microtubules

Mikrotubuly sú duté prvky. Sú to najväčšie vlákna, ktoré tvoria cytoskeleton. Priemer mikrotubulov vo svojej vnútornej časti je okolo 25 nm. Dĺžka je pomerne variabilná v rozsahu 200 nm až 25 μm.

Tieto filamenty sú nevyhnutné vo všetkých eukaryotických bunkách. Vznikajú (alebo sa rodia) z malých štruktúr nazývaných centrosómy a odtiaľ sa rozširujú na hrany bunky, na rozdiel od stredných vlákien, ktoré sa rozprestierajú v bunkovom prostredí..

Mikrotubuly sú tvorené proteínmi nazývanými tubulíny. Tubulín je dimér tvorený dvoma podjednotkami: a-tubulín a p-tubulín. Tieto dva monoméry sú viazané nekovalentnými väzbami.

Jednou z jeho najvýznamnejších charakteristík je schopnosť rastu a skrátenia, čo sú pomerne dynamické štruktúry, ako v aktínových vláknach.

Dva konce mikrotubulov sa môžu od seba odlišovať. Preto sa v týchto filamentoch uvádza "polarita". Na každom konci, ktorý sa nazýva pozitívnejší a menej alebo negatívny, nastáva proces samo-montáže.

Tento proces montáže a degradácie vlákna vedie k javu "dynamickej nestability"..

Mikrotubulová funkcia

Mikrotubuly môžu tvoriť veľmi rôznorodé štruktúry. Podieľajú sa na procesoch bunkového delenia, ktoré tvoria mitotické vreteno. Tento proces pomáha každej dcérskej bunke mať rovnaký počet chromozómov.

Taktiež tvoria bičovité prívesky používané na mobilitu buniek, ako je cilia a bičík.

Mikrotubuly slúžia ako cesty alebo cesty, v ktorých sa pohybujú rôzne proteíny, ktoré majú transportnú funkciu. Tieto proteíny sú rozdelené do dvoch skupín: kinesíny a dyneíny. Môžu cestovať v rámci bunky na dlhé vzdialenosti. Preprava na krátke vzdialenosti sa zvyčajne vykonáva na aktíne.

Tieto proteíny sú "chodcami" ciest tvorených mikrotubulami. Jeho pohyb sa podobá na prechádzku po mikrotubule.

Preprava zahŕňa pohyb rôznych typov prvkov alebo produktov, ako sú vezikuly. V nervových bunkách je tento proces dobre známy, pretože neurotransmitery sa uvoľňujú do vezikúl.

Mikrotubuly sa tiež podieľajú na mobilizácii organel. Najmä Golgiho aparát a endosplasmické retikulum závisia od týchto vlákien, aby zaujali svoju správnu polohu. V neprítomnosti mikrotubulov (v experimentálne mutovaných bunkách) tieto organely výrazne menia svoju pozíciu.

Ďalšie dôsledky cytoskeletu

U baktérií

V predchádzajúcich častiach bol opísaný cytoskelet eukaryot. Prokaryoty majú tiež podobnú štruktúru a majú zložky analogické trom vláknam, ktoré tvoria tradičný cytoskelet. K týmto filamentom pridávame jednu z našich vlastných zložiek baktérií: skupinu MinD-ParA.

Funkcie cytoskeletu v baktériách sú celkom podobné funkciám, ktoré plnia v eukaryotoch: podpora, bunkové delenie, udržiavanie tvaru buniek, okrem iného.

Pri rakovine

Klinicky sú zložky cytoskeletu spojené s rakovinou. Keďže zasahujú do procesov delenia, považujú sa za "ciele", aby boli schopní pochopiť a zvládnuť nekontrolovaný vývoj buniek..

referencie

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Základná bunková biológia. Garland Science.
2. Fletcher, D. A., & Mullins, R. D. (2010). Bunková mechanika a cytoskelet. príroda, 463(7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Cytoskeleton a rakovina. Cancer and Metastasis Reviews, 28(1-2), 5-14.
4. Moseley, J. B. (2013). Rozšírený pohľad na eukaryotický cytoskeleton. Molekulárna biológia bunky, 24(11), 1615-1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biochémie. Základy medicíny a biologických vied. Obrátil som sa.
6. Shih, Y. L., & Rothfield, L. (2006). Bakteriálny cytoskelet. Recenzie mikrobiológie a molekulárnej biológie, 70(3), 729-754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Ľudská fyziológia, integrovaný prístup. Pan American Medical 4. vydanie. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Zobrazovanie zložiek cytoskeletu elektrónovou mikroskopiou. v Metódy a protokoly cytoskeletu (str. 187 až 06). Humana Press.