Cytoskeleton egenskaper, funksjoner, struktur og komponenter

den cytoskjelettet Det er en mobil struktur bestående av filamenter. Det er spredt gjennom cytoplasmaen, og funksjonen er hovedsakelig støtte, for å opprettholde arkitekturen og mobilformen. Strukturelt består den av tre typer fibre, klassifisert etter deres størrelse.

Disse er actinfibrene, de mellomliggende filamenter og mikrotubuli. Hver gir en bestemt eiendom til nettverket. Det cellulære interiøret er et miljø hvor forflytning og transitt av materialer forekommer. Cytoskelettet medierer disse intracellulære bevegelsene.

For eksempel er organeller - som mitokondrier eller Golgi-apparatet - statiske i det cellulære miljøet; de beveger seg ved hjelp av cytoskelettet som en måte.

Selv om cytoskeletet klart overgår i eukaryote organismer, har en analog struktur blitt rapportert i prokaryoter.

index

• 1 Generelle egenskaper
• 2 funksjoner
  • 2.1 form
  • 2.2 Bevegelse og celleoverganger
• 3 Struktur og komponenter
  • 3.1 Filamenter av aktin
  • 3.2 Mellomliggende filamenter
  • 3.3 mikrotubuli
• 4 Andre implikasjoner av cytoskelettet
  • 4.1 i bakterier
  • 4.2 i kreft
• 5 referanser

Generelle egenskaper

Cytoskelettet er en ekstremt dynamisk struktur som representerer en "molekylær stillas". De tre typer filamenter som utgjør det, er repeterende enheter som kan danne svært forskjellige strukturer, avhengig av hvordan disse grunnleggende enhetene kombineres.

Hvis vi ønsker å skape en analogi med menneskelig skjelett, er cytoskjelettet tilsvarer skjelettsystemet og også muskelsystemet.

Imidlertid er de ikke identiske med et bein fordi komponentene kan settes sammen og desintegreres, noe som gjør det mulig for forandringer og gir plastisitet til cellen. Komponentene i cytoskelettet er ikke oppløselige i vaskemidler.

funksjoner

form

Som navnet antyder, er cytoskelettens "intuitive" funksjon å gi stabilitet og form til cellen. Når filamentene kombineres i dette intrikate nettverket, gir det cellen eiendommen til å motstå deformasjon.

Uten denne strukturen ville cellen ikke kunne opprettholde en bestemt form. Det er imidlertid en dynamisk struktur (i motsetning til det menneskelige skjelettet) som gir cellene eiendommen til å forandre form.

Bevegelse og celleforbindelser

Mange av de cellulære komponentene er koblet til dette nettverket av fibre dispergert i cytoplasma, som bidrar til romlige arrangement av dem.

En celle ser ikke ut som en buljong med forskjellige elementer flytende adrift; det er heller ikke en statisk enhet. Tvert imot er det en organisert matrise med organeller som ligger i bestemte soner, og denne prosessen skjer takket være cytoskelettet.

Cytoskelettet er involvert i bevegelsen. Dette skjer takket være motoriske proteiner. Disse to elementene kombinerer og tillater forskyvninger i cellen.

deltar også i ferd med fagocytose (prosessen i hvilket opptaks ytre miljø celle en partikkel, som kan eller ikke kan være mat). 

Cytoskelettet gjør det mulig å koble cellen med sitt ytre miljø, fysisk og biokjemisk. Denne kontaktrollen er det som tillater dannelse av vev og celleforbindelser.

Struktur og komponenter

Cytoskelettet består av tre forskjellige typer filamenter: aktin, mellomliggende filamenter og mikrotubuli.

I dag foreslås en ny kandidat som en fjerde del av cytoskelet: septina. Følgende beskriver hver enkelt av disse delene i detalj:

Actin filamenter

Aktinfilamentene har en diameter på 7 nm. De er også kjent som mikrofilamenter. Monomerer som utgjør filamentene er ballongformede partikler.

Selv om de er lineære strukturer, har de ikke en "bar" form: de roterer på sin akse og ligner en propell. De er knyttet til en rekke spesifikke proteiner som regulerer deres oppførsel (organisasjon, plassering, lengde). Det er mer enn 150 proteiner som kan interagere med actin.

Ekstremene kan differensieres; en kalles pluss (+) og den andre minus (-). Ved disse ekstreme kan filamentet vokse eller bli forkortet. Polymerisasjonen er merkbart raskere i det ytterste; For polymerisering skal forekomme, er ATP påkrevd.

Actin kan også være en monomer og være fri i cytosol. Disse monomerene er bundet til proteiner som forhindrer deres polymerisering.

Actin filamentfunksjoner

Actin filamenter har en rolle knyttet til cellebevegelse. De tillater forskjellige celletyper, både unicellulære og multicellulære organismer (et eksempel er cellene i immunsystemet), for å bevege seg i sine omgivelser.

Actin er kjent for sin rolle i muskelkontraksjon. Sammen med myosin grupperes de i sarkomerer. Begge strukturene gjør denne ATP-avhengige bevegelsen mulig.

Mellomliggende filamenter

Den omtrentlige diameteren av disse filamenter er 10 um; dermed navnet "mellomliggende". Diameteren er mellomliggende med hensyn til de andre to komponentene i cytoskelettet.

Hver filament er strukturert som følger: et ballongformet hode ved N-terminalen og en hale med en lignende form ved terminalkullet. Disse ender er forbundet med hverandre av en lineær struktur dannet av alfa-helixer.

Disse "tauene" har globulære hoder som har egenskapen til vikling med andre mellomliggende filamenter, og danner tykkere interlaced elementer.

De mellomliggende filamenter er plassert gjennom celle-cytoplasma. De strekker seg til membranen og er ofte festet til den. Disse filamentene finnes også i kjernen, og danner en struktur kalt "atomark".

Denne gruppen er klassifisert i mellomliggende filament undergrupper:

- Keratinfilamenter.

- Filament av vimentin.

- neurofilament.

- Nuclear sheets.

Funksjon av mellomfilamentene

De er ekstremt sterke og resistente elementer. Faktisk, hvis vi sammenligner dem med de andre to filamenter (actin og mikrotubuli), får de mellomliggende filamenter seg i stabilitet.

Takket være denne egenskapen er dets hovedfunksjon mekanisk, motstandsdyktig for cellendringer. De finnes rikelig i celletyper som gjennomgår konstant mekanisk stress; for eksempel i nerve-, epitel- og muskelceller.

I motsetning til de andre to komponentene i cytoskeletet, kan mellomliggende filamenter ikke samles og plasseres ved deres polare ender.

De er stive strukturer (for å kunne oppfylle sin funksjon: mobilstøtte og mekanisk respons på stress) og samlingen av filamenter er en fosforyleringsavhengig prosess.

De mellomliggende filamenter danner strukturer kalt desmosomer. Sammen med en serie proteiner (kadheriner), er disse kompleksene opprettet som danner bindingene mellom celler.

mikrotubuli

Mikrotubuli er hule elementer. De er de største filamentene som utgjør cytoskelettet. Diameteren av mikrotubuli i dens indre del er rundt 25 nm. Lengden er ganske variabel, innenfor området 200 nm til 25 μm.

Disse filamentene er uunnværlige i alle eukaryotiske celler. De dukker opp (eller er født) fra små strukturer kalt centrosomer, og strekker seg ut til kantene av cellen, i motsetning til de mellomliggende filamenter som strekker seg gjennom det mobile miljøet.

Mikrotubuli utgjøres av proteiner kalt tubuliner. Tubulin er en dimer dannet av to underenheter: a-tubulin og β-tubulin. Disse to monomerene er bundet av ikke-kovalente bindinger.

En av de viktigste funksjonene er muligheten til å vokse og forkorte, å være ganske dynamiske strukturer, som i aktin filamenter.

De to ender av mikrotubuli kan differensieres fra hverandre. Derfor er det sagt at i disse filamentene er det en "polaritet". Ved hver ende som kalles mer positiv og mindre eller negativ, oppstår selvmonteringsprosessen.

Denne prosessen med montering og nedbrytning av filamentet gir opphav til et fenomen "dynamisk ustabilitet".

Microtubule funksjon

Mikrotubuli kan danne svært forskjellige strukturer. De deltar i prosessene for celledeling, som danner den mitotiske spindelen. Denne prosessen hjelper hver dattercell med like mange kromosomer.

De danner også piskliknende appendager som brukes til mobilitet i cellen, som cilia og flagella.

Mikrotubuli tjener som veier eller "veier" der forskjellige proteiner som har en transportfunksjon beveger seg. Disse proteinene er klassifisert i to familier: kinesiner og dyneiner. De kan reise lange avstander i cellen. Transport over korte avstander gjøres vanligvis på aktin.

Disse proteinene er "fotgjengere" av veier dannet av mikrotubuli. Bevegelsen ligner en tur på mikrotubulen.

Transport innebærer bevegelse av forskjellige typer elementer eller produkter, som vesikler. I nerveceller er denne prosessen velkjent fordi nevrotransmittere slippes ut i vesikler.

Mikrotubuli deltar også i mobilisering av organeller. Spesielt er Golgi-apparatet og det endosplasmiske retikulum avhengig av disse filamenter for å ta sin rette posisjon. I fravær av mikrotubuli (i eksperimentelt muterte celler), forandrer disse organellene sin posisjon.

Andre implikasjoner av cytoskelettet

I bakterier

I de tidligere avsnittene ble cytoskelettet av eukaryoter beskrevet. Prokaryoter har også en lignende struktur og har komponenter som er analoge med de tre fibrene som utgjør det tradisjonelle cytoskelet. Til disse filamenter legger vi til en av våre egne tilhørende bakterier: MinD-ParA-gruppen.

Funksjonene til cytoskelettet i bakterier er ganske lik de funksjonene de oppfyller i eukaryoter: støtte, celledeling, vedlikehold av celleform, blant andre.

I kreft

Klinisk har komponentene i cytoskelettet vært assosiert med kreft. Siden de griper inn i delingsprosessene, betraktes de som "mål" for å kunne forstå og angripe ukontrollert celleutvikling.

referanser

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Nødvendig cellebiologi. Garland Science.
2. Fletcher, D. A., & Mullins, R. D. (2010). Cellemekanikk og cytoskelet. natur, 463(7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Cytoskelet og kreft. Kreft og metastase vurderinger, 28(1-2), 5-14.
4. Moseley, J. B. (2013). En utvidet visning av eukaryotisk cytoskeleton. Molekylærbiologi av cellen, 24(11), 1615-1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokjemi. Grunnlag for medisin og biovitenskap. Jeg reverserte.
6. Shih, Y. L., & Rothfield, L. (2006). Den bakterielle cytoskelet. Mikrobiologi og molekylærbiologi Anmeldelser, 70(3), 729-754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Human fysiologi, en integrert tilnærming. Pan American Medical 4. utgave. Bs som.
8. Svitkina, T. (2009). Imaging av cytoskeletkomponenter ved elektronmikroskopi. i Cytoskeletmetoder og protokoller (s. 187- 06). Humana Press.