Charakteristiky cytoskeletu, funkce, struktura a komponenty

cytoskeleton Je to buněčná struktura složená z vláken. Je rozptýlena přes cytoplazmu a její funkcí je především podpora, zachování architektury a buněčné formy. Konstrukčně se skládá ze tří druhů vláken, které jsou klasifikovány podle velikosti.

Jedná se o aktinová vlákna, mezilehlá vlákna a mikrotubuly. Každá z nich uděluje síti určitou vlastnost. Celulární interiér je prostředím, kde dochází k posunu a průchodu materiálů. Tyto intracelulární pohyby zprostředkovává cytoskelet.

Například organely - jako mitochondrie nebo Golgiho aparát - jsou v buněčném prostředí statické; pohybují se pomocí cytoskeletu.

Ačkoli cytoskeleton jednoznačně převládá v eukaryotických organismech, analogická struktura byla hlášena u prokaryot.

Index

• 1 Obecné charakteristiky
• 2 Funkce
  • 2.1 Tvar
  • 2.2 Pohyb a buněčné spoje
• 3 Struktura a komponenty
  • 3.1 Vlákna aktinu
  • 3.2 Mezilehlá vlákna
  • 3.3 Mikrotubuly
• 4 Další důsledky cytoskeletu
  • 4.1 U bakterií
  • 4.2 U rakoviny
• 5 Odkazy

Obecné vlastnosti

Cytoskelet je extrémně dynamická struktura, která představuje "molekulární lešení". Tři typy vláken, které ji tvoří, jsou opakující se jednotky, které mohou tvořit velmi odlišné struktury, v závislosti na způsobu, jakým jsou tyto základní jednotky kombinovány..

Chceme-li vytvořit analogii s lidskou kostrou, je cytoskeleton ekvivalentní kostnímu systému a navíc svalovému systému.

Nejsou však identické s kostmi, protože složky mohou být sestaveny a rozpadány, což umožňuje změny tvaru a dává buňce plasticitu. Složky cytoskeletu nejsou rozpustné v detergentech.

Funkce

Tvar

Jak název napovídá, „intuitivní“ funkcí cytoskeletu je poskytnout buňce stabilitu a formu. Když se vlákna v této spletité síti spojí, dává buňce schopnost odolávat deformaci.

Bez této struktury by buňka nebyla schopna udržet specifický tvar. Je to však dynamická struktura (na rozdíl od lidské kostry), která dává buňkám vlastnost měnit tvar.

Pohyb a buněčné uzly

Mnoho buněčných složek je spojeno s touto sítí vláken dispergovaných v cytoplazmě, což přispívá k jejich prostorovému uspořádání..

Buňka nevypadá jako vývar s různými prvky plovoucí adrift; není to ani statická entita. Naopak je to organizovaná matrice s organelami umístěnými ve specifických zónách a tento proces probíhá díky cytoskeletu.

Cytoskeleton se podílí na pohybu. To se děje díky motorickým proteinům. Tyto dva prvky kombinují a umožňují posuny uvnitř buňky.

Podílí se také na procesu fagocytózy (proces, při kterém buňka zachycuje částici z vnějšího prostředí, která může nebo nemusí být potravinou). 

Cytoskelet umožňuje spojení buňky s vnějším prostředím, fyzicky i biochemicky. Tato spojovací role umožňuje tvorbu tkání a buněčných spojení.

Struktura a komponenty

Cytoskelet je tvořen třemi různými typy vláken: aktin, intermediální filamenty a mikrotubuly.

V současné době je navržen nový kandidát jako čtvrtý řetězec cytoskeletu: septina. Následující část podrobně popisuje každou z těchto částí:

Aktinová vlákna

Aktinová vlákna mají průměr 7 nm. Jsou také známé jako mikrovlákna. Monomery, které tvoří vlákna, jsou částice ve tvaru balónku.

Ačkoli oni jsou lineární struktury, oni nemají “bar” tvar: oni se otáčí na jejich ose a se podobají vrtuli. Jsou spojeny s řadou specifických proteinů, které regulují jejich chování (organizace, umístění, délka). Existuje více než 150 proteinů schopných interakce s aktinem.

Extrémy mohou být diferencovány; jeden se nazývá plus (+) a druhý mínus (-). Těmito extrémy může vlákno růst nebo být zkráceno. Polymerace je znatelně rychlejší v nejextrémnějším prostředí; pro vznik polymerizace je vyžadován ATP.

Aktin může být také monomer a může být volný v cytosolu. Tyto monomery jsou vázány na proteiny, které brání jejich polymeraci.

Funkce aktinových vláken

Aktinová vlákna mají úlohu související s pohybem buněk. Umožňují různé typy buněk, jak jednobuněčné, tak mnohobuněčné organismy (příkladem jsou buňky imunitního systému), pohybovat se v jejich prostředí.

Actin je dobře známý pro jeho roli ve svalové kontrakci. Spolu s myosinem jsou seskupeny do sarkomérů. Obě konstrukce umožňují tento pohyb závislý na ATP.

Meziproduktová vlákna

Přibližný průměr těchto vláken je 10 μm; proto jméno “přechodný”. Jeho průměr je střední vzhledem k ostatním dvěma složkám cytoskeletu.

Každé vlákno je strukturováno následovně: hlava ve tvaru balónku na N-konci a ocas s podobným tvarem na terminálním uhlíku. Tyto konce jsou navzájem spojeny lineární strukturou tvořenou alfa helixy.

Tyto "provazy" mají kulové hlavy, které mají vlastnost navíjení s jinými mezilehlými vlákny, vytvářejí tlustší prokládané prvky.

Meziproduktová vlákna jsou umístěna v celé buněčné cytoplazmě. Rozkládají se na membránu a jsou k ní často připojeny. Tyto filamenty jsou také nalezeny v jádru a tvoří strukturu nazvanou "jaderný list"..

Tato skupina se zařazuje do dílčích podskupin: \ t

- Keratinová vlákna.

- Vlákna vimentinu.

- Neurofilamenty.

- Jaderné listy.

Funkce mezilehlých vláken

Jsou to extrémně pevné a odolné prvky. Pokud je porovnáme s ostatními dvěma vlákny (aktinem a mikrotubuly), střední mezilehlá vlákna získávají stabilitu..

Díky této vlastnosti je jeho hlavní funkcí mechanická odolnost vůči buněčným změnám. Nacházejí se hojně v typech buněk, které podléhají stálému mechanickému namáhání; například v nervových, epiteliálních a svalových buňkách.

Na rozdíl od ostatních dvou složek cytoskeletu nemohou být mezilehlá vlákna sestavena a umístěna na svých polárních koncích.

Jedná se o tuhé struktury (aby byly schopny plnit svou funkci: buněčná podpora a mechanická odezva na stres) a montáž vláken je proces závislý na fosforylaci.

Meziproduktová vlákna tvoří struktury zvané desmosomy. Spolu s řadou proteinů (kadherinů) jsou tyto komplexy vytvořeny tak, že tvoří vazby mezi buňkami.

Mikrotubuly

Mikrotubuly jsou duté prvky. Jsou to největší vlákna, která tvoří cytoskelet. Průměr mikrotubulů v jeho vnitřní části je kolem 25 nm. Délka je poměrně variabilní v rozsahu 200 nm až 25 μm.

Tato vlákna jsou nepostradatelná ve všech eukaryotických buňkách. Objevují se (nebo se rodí) z malých struktur zvaných centrosomy a odtud se rozprostírají až k okrajům buňky, na rozdíl od mezilehlých vláken, které se rozkládají v celém buněčném prostředí..

Mikrotubuly jsou tvořeny proteiny zvanými tubuliny. Tubulin je dimer tvořený dvěma podjednotkami: a-tubulin a p-tubulin. Tyto dva monomery jsou vázány nekovalentními vazbami.

Jednou z jeho nejvýznamnějších charakteristik je schopnost růst a zkrácení, což jsou poměrně dynamické struktury, jako u aktinových vláken.

Dva konce mikrotubulů mohou být od sebe odlišeny. Proto se říká, že v těchto vláknech existuje "polarita". Na každém konci, který je nazýván pozitivnějším a méně či negativnějším, dochází k samo-montážnímu procesu.

Tento proces montáže a degradace vlákna vede k fenoménu "dynamické nestability"..

Mikrotubulová funkce

Mikrotubuly mohou tvořit velmi různorodé struktury. Účastní se procesů buněčného dělení, které tvoří mitotické vřeteno. Tento proces pomáhá každé dceřiné buňce mít stejný počet chromozomů.

Oni také tvoří bič-jako přívěsky používané pro mobilitu buňky, takový jako cilia a flagella.

Mikrotubuly slouží jako cesty nebo „cesty“, ve kterých se pohybují různé proteiny, které mají transportní funkci. Tyto proteiny jsou rozděleny do dvou skupin: kinesiny a dyneiny. Mohou v rámci buňky putovat na velké vzdálenosti. Přeprava na krátké vzdálenosti se obvykle provádí na aktinu.

Tyto proteiny jsou "chodci" silnic tvořených mikrotubuly. Její pohyb připomíná poměrně malou procházku po mikrotubulu.

Přeprava zahrnuje pohyb různých typů prvků nebo produktů, jako jsou vezikuly. V nervových buňkách je tento proces dobře známý, protože neurotransmitery jsou uvolňovány do váčků.

Mikrotubuly se také podílejí na mobilizaci organel. Zvláště Golgiho aparát a endosplasmatické retikulum závisí na těchto vláknech, aby zaujaly svou správnou pozici. V nepřítomnosti mikrotubulů (v experimentálně mutovaných buňkách) tyto organely znatelně mění svou pozici.

Další důsledky cytoskeletu

U bakterií

V předchozích částech byl popsán cytoskelet eukaryot. Prokaryoty mají také podobnou strukturu a mají složky analogické třem vláknům, které tvoří tradiční cytoskelet. K těmto vláknům přidáváme jeden z našich vlastních nálezů k bakteriím: skupina MinD-ParA.

Funkce cytoskeletu v bakteriích jsou velmi podobné funkcím, které plní u eukaryot: podpora, buněčné dělení, udržování tvaru buněk, mimo jiné.

Při rakovině

Klinicky jsou složky cytoskeletu spojeny s rakovinou. Vzhledem k tomu, že zasahují do procesů dělení, jsou považovány za „cíle“, aby byly schopny porozumět nekontrolovanému vývoji buněk a útočit na ně.

Odkazy

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Základní buněčná biologie. Garland věda.
2. Fletcher, D. A., & Mullins, R. D. (2010). Buněčná mechanika a cytoskelet. Příroda, 463(7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Cytoskeleton a rakovina. Recenze rakoviny a metastáz, 28(1-2), 5-14.
4. Moseley, J. B. (2013). Rozšířený pohled na eukaryotický cytoskelet. Molekulární biologie buňky, 24(11), 1615-1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biochemie Základy medicíny a biologických věd. Obrátil jsem se.
6. Shih, Y. L., & Rothfield, L. (2006). Bakteriální cytoskelet. Mikrobiologie a recenze molekulární biologie, 70(3), 729-754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Fyziologie člověka, integrovaný přístup. Pan American Medical 4. vydání. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Zobrazování složek cytoskeletu elektronovou mikroskopií. In Metody a protokoly cytoskeletu (str. 187- 06). Humana Press.