Značajke, funkcije, struktura i komponente citoskeleta

citoskelet To je stanična struktura sastavljena od vlakana. Raspršena je kroz citoplazmu i njezina je funkcija uglavnom podrška, za održavanje arhitekture i stanični oblik. Strukturno se sastoji od tri vrste vlakana, klasificiranih prema veličini.

To su aktinska vlakna, intermedijerni filamenti i mikrotubule. Svaka mreža dodjeljuje određenu imovinu. Stanična unutrašnjost je okruženje u kojem dolazi do premještanja i prolaska materijala. Citoskelet pokreće ta unutarstanična kretanja.

Na primjer, organele - poput mitohondrija ili Golgijevog aparata - su statične u staničnom okruženju; kreću se pomoću citoskeleta kao način.

Iako citoskelet jasno prevladava u eukariotskim organizmima, analogna struktura je prijavljena u prokariotima.

indeks

• 1 Opće karakteristike
• 2 Funkcije
  • 2.1 Oblik
  • 2.2 Pokreti i spojevi stanica
• 3 Struktura i komponente
  • 3.1 Filamenti aktina
  • 3.2 Srednja vlakna
  • 3.3 Mikrotubule
• 4 Ostale implikacije citoskeleta
  • 4.1 Kod bakterija
  • 4.2 Kod raka
• 5 Reference

Opće karakteristike

Citoskelet je izrazito dinamična struktura koja predstavlja "molekularnu skelu". Tri vrste filamenata koje ga sačinjavaju su repetitivne jedinice koje mogu oblikovati vrlo različite strukture, ovisno o načinu na koji su ove temeljne jedinice kombinirane.

Ako želimo stvoriti analogiju s ljudskim skeletom, citoskelet je ekvivalentan koštanom sustavu i, osim toga, mišićnom sustavu..

Međutim, oni nisu identični kostima jer se komponente mogu sastaviti i dezintegrirati, što omogućuje promjenu oblika i daje plastičnost stanici. Komponente citoskeleta nisu topljive u deterdžentima.

funkcije

oblik

Kao što ime implicira, "intuitivna" funkcija citoskeleta je osigurati stabilnost i oblik stanice. Kada se vlakna kombiniraju u ovoj zamršenoj mreži, ona daje ćeliji svojstvo otpornosti na deformacije.

Bez te strukture, stanica ne bi mogla održavati određeni oblik. Međutim, to je dinamička struktura (za razliku od ljudskog kostura) koja stanicama daje svojstvo da mijenjaju oblik.

Pokreti i spojevi stanica

Mnoge stanične komponente povezane su s ovom mrežom vlakana koja su raspršena u citoplazmi, što pridonosi njihovoj prostornoj raspodjeli..

Stanica ne izgleda kao juha s različitim elementima koji plutaju; niti je statički entitet. Naprotiv, to je organizirana matrica s organelama smještenim u specifičnim zonama, a taj se proces odvija zahvaljujući citoskeletu.

Citoskelet je uključen u pokret. To se događa zahvaljujući motornim proteinima. Ta dva elementa kombiniraju i dopuštaju pomake unutar ćelije.

Također sudjeluje u procesu fagocitoze (proces u kojem stanica hvata česticu iz vanjskog okruženja, koja može ili ne mora biti hrana). 

Citoskelet omogućuje povezivanje stanice s vanjskom okolinom, fizički i biokemijski. Ova uloga povezivanja omogućuje stvaranje tkiva i staničnih spojeva.

Struktura i komponente

Citoskelet se sastoji od tri različite vrste filamenata: aktina, međuprodukata i mikrotubula..

Trenutno se predlaže novi kandidat kao četvrti lanac citoskeleta: septina. U nastavku se detaljno opisuje svaki od ovih dijelova:

Aktinski filamenti

Aktinski filamenti imaju promjer od 7 nm. Oni su također poznati kao mikrofilamenti. Monomeri koji čine filamente su čestice u obliku balona.

Iako su linearne strukture, one nemaju oblik "šipke": rotiraju se na svojoj osi i nalikuju na propeler. Povezani su s nizom specifičnih proteina koji reguliraju njihovo ponašanje (organizacija, mjesto, dužina). Postoji više od 150 proteina sposobnih za interakciju s aktinom.

Krajnosti se mogu razlikovati; jedan se zove plus (+), a drugi minus (-). Ovim ekstremima vlakna mogu rasti ili se skratiti. Polimerizacija je na najekstremniji način primjetno brža; Za pojavu polimerizacije potreban je ATP.

Actin također može biti monomer i slobodan u citosolu. Ovi monomeri su vezani za proteine ​​koji sprečavaju njihovu polimerizaciju.

Funkcije aktin filamenta

Aktinski filamenti imaju ulogu u kretanju stanica. Omogućavaju različite tipove stanica, i jednoćelijske i višestanične (primjerice stanice imunološkog sustava), da se kreću u svojim okruženjima.

Actin je dobro poznat po svojoj ulozi u mišićnoj kontrakciji. Zajedno s miozinom grupiraju se u sarkomere. Obje strukture omogućuju pokretanje ovisnosti o ATP-u.

Srednja vlakna

Približni promjer ovih vlakana je 10 μm; otuda i naziv "srednji". Njegov promjer je srednji u odnosu na druge dvije komponente citoskeleta.

Svako vlakno je strukturirano kako slijedi: glava u obliku balona na N-terminalu i rep sličnog oblika na terminalnom ugljiku. Ovi krajevi su međusobno povezani linearnom strukturom koju čine alfa heliksi.

Ove "konopce" imaju kuglaste glave koje imaju svojstvo navijanja s drugim međufaznim vlaknima, stvarajući deblje isprepletene elemente.

Intermedijarni filamenti nalaze se u citoplazmi stanice. Oni se protežu do membrane i često su pričvršćeni na nju. Ove se niti nalaze u jezgri, tvoreći strukturu zvanu "nuklearni list"..

Ova se skupina klasificira u podskupine srednjih niti:

- Keratin filamenti.

- Filamenti vimentina.

- neurofilament.

- Nuklearni listovi.

Funkcija srednjih filamenata

Iznimno su jaki i otporni elementi. Zapravo, ako ih usporedimo s druga dva filamenta (aktin i mikrotubule), međuprodukti dobivaju stabilnost.

Zahvaljujući tom svojstvu, njegova glavna funkcija je mehanička, otporna na stanične promjene. Oni se nalaze u obilnom tipu stanica koje podliježu stalnom mehaničkom naprezanju; na primjer, u živčanim, epitelnim i mišićnim stanicama.

Za razliku od ostalih dviju komponenti citoskeleta, među-niti se ne mogu sastaviti i odložiti na njihovim polarnim krajevima.

To su krute strukture (da bi mogle ispuniti svoju funkciju: stanična podrška i mehanički odgovor na stres), a sastavljanje filamenata je proces koji ovisi o fosforilaciji.

Intermedijarni filamenti tvore strukture nazvane desmosomi. Zajedno s nizom proteina (kadherina), ti se kompleksi stvaraju tako da tvore veze između stanica.

mikrotubule

Mikrotubule su šuplji elementi. Oni su najveći filamenti koji čine citoskelet. Promjer mikrotubula u unutarnjem dijelu je oko 25 nm. Duljina je prilično varijabilna, u rasponu od 200 nm do 25 μm.

Ovi filamenti su neophodni u svim eukariotskim stanicama. Oni se pojavljuju (ili se rađaju) iz malih struktura zvanih centrosomi, a odatle se šire do rubova stanice, za razliku od srednjih niti, koje se protežu kroz staničnu okolinu..

Mikrotubule čine proteini nazvani tubulini. Tubulin je dimer kojeg tvore dvije podjedinice: α-tubulin i β-tubulin. Ta dva monomera su vezana nekovalentnim vezama.

Jedna od njegovih najznačajnijih značajki je sposobnost rasta i skraćivanja, što je vrlo dinamična struktura, kao u aktin filamentima.

Dva kraja mikrotubula mogu se razlikovati jedan od drugog. Stoga se kaže da u tim vlaknima postoji "polaritet". Na svakom kraju nazivaju se pozitivnijim i manje ili negativnim - događa se proces samo-montaže.

Ovaj proces sastavljanja i degradacije filamenta dovodi do pojave "dinamičke nestabilnosti".

Funkcija mikrotubula

Mikrotubule mogu tvoriti vrlo različite strukture. Oni sudjeluju u procesima stanične diobe, formirajući mitotičko vreteno. Ovaj proces pomaže svakoj stanici kćeri da ima jednak broj kromosoma.

Oni također oblikuju bičevske dodatke koji se koriste za mobilnost stanica, kao što su cilije i flagelice.

Mikrotubule služe kao putevi ili "ceste" u kojima se kreću različiti proteini koji imaju transportnu funkciju. Ovi proteini su podijeljeni u dvije obitelji: kinezine i dineine. Mogu putovati na velike udaljenosti unutar ćelije. Prijevoz na kratke udaljenosti obično se izvodi na aktinu.

Ovi proteini su "pješaci" cesta koje tvore mikrotubule. Njezino kretanje podsjeća na šetnju mikrotubulom.

Prijevoz uključuje kretanje različitih vrsta elemenata ili proizvoda, kao što su mjehurići. U živčanim stanicama taj je proces dobro poznat jer se neurotransmiteri oslobađaju u vezikule.

Mikrotubule također sudjeluju u mobilizaciji organela. Posebno, Golgijev aparat i endosplazmički retikulum ovise o tim vlaknima da zauzmu svoj ispravan položaj. U odsutnosti mikrotubula (u eksperimentalno mutiranim stanicama), te organele značajno mijenjaju svoj položaj.

Druge implikacije citoskeleta

Kod bakterija

U prethodnim poglavljima opisan je citoskelet eukariota. Prokarioti također imaju sličnu strukturu i imaju komponente analogne s tri vlakna koja čine tradicionalni citoskelet. Ovim vlaknima dodajemo jedan od naših pripadnika bakterijama: MinD-ParA grupu.

Funkcije citoskeleta u bakterijama su vrlo slične funkcijama koje ispunjavaju kod eukariota: potpora, dioba stanica, održavanje oblika stanice, između ostalog.

Kod raka

Klinički, komponente citoskeleta povezane su s rakom. Budući da interveniraju u procesima podjele, oni se smatraju "ciljevima" da bi mogli razumjeti i napasti nekontrolirani razvoj stanica.

reference

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... i Walter, P. (2013). Bitna biologija stanice. Znanost o Garlandu.
2. Fletcher, D.A., & Mullins, R.D. (2010). Mehanika stanica i citoskelet. priroda, 463(7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Citoskelet i rak. Pregledi raka i metastaza, 28(1-2), 5-14.
4. Moseley, J. B. (2013). Prošireni pogled na eukariotski citoskelet. Molekularna biologija stanice, 24(11), 1615-1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemija. Osnove medicine i znanosti o životu. Preokrenuo sam.
6. Shih, Y.L. & Rothfield, L. (2006). Bakterijski citoskelet. Recenzije mikrobiologije i molekularne biologije, 70(3), 729-754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Ljudska fiziologija, integrirani pristup. Pan American Medical 4. izdanje. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Slikanje komponenti citoskeleta elektronskom mikroskopijom. u Metode i protokoli citoskeleta (str. 187- 06). Humana Press.