ЦИТОСКЕЛЕТ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ФУНКЦИЈЕ И СТРУКТУРА - БИОЛОГИЈА - 2025

Цитоскелетон је ћелијска структура састављена од влакана. Распрострањена је по цитоплазми и његова функција је углавном подршка, да одржава ћелијску архитектуру и облик. Структурно је састављен од три врсте влакана, класификованих према њиховој величини.

То су актин влакна, средњи филаменти и микротубуле. Свака мрежа даје одређено својство мрежи. Унутрашњост ћелије је окружење у коме долази до премештања и транзита материјала. Цитоскелет посредује у тим ћелијским покретима.

На пример, органеле - попут митохондрија или Голгијевог апарата - су статичне у ћелијској средини; они се крећу користећи цитоскелет као пут.

Иако цитоскелет очигледно преовлађује у еукариотским организмима, аналогна структура је забележена код прокариота.

Опште карактеристике

Цитоскелет је изузетно динамична структура која представља "молекуларну скелу". Три врсте филамената који га чине су понављајуће јединице које могу формирати врло различите структуре, зависно од начина на који се те темељне јединице комбинирају.

Ако желимо да створимо аналогију са људским скелетом, цитоскелет је еквивалентан коштаном систему и, поред тога, мишићном систему.

Међутим, оне нису идентичне костима јер се компоненте могу саставити и распасти, што омогућава промене облика и дају ћелијској пластичности. Компоненте цитоскелета нису растворљиве у детерџентима.

Карактеристике

Облик

Као што му име каже, "интуитивна" функција цитоскелета је да обезбеди стабилност и облик ћелије. Када се влакна комбинују у овој замршеној мрежи, она ћелији даје својство отпорности на деформације.

Без ове структуре, ћелија не би могла да одржи одређени облик. Међутим, динамичка структура (супротно људском костуру) даје ћелијама својство да мењају облик.

Кретање ћелија и спојеви

Многе ћелијске компоненте су везане за ову мрежу влакана распршених у цитоплазми, доприносећи њиховом просторном распореду.

Ћелија не личи на супу са различитим елементима који плутају; нити је статички ентитет. Уместо тога, то је организована матрица са органелама која се налази у специфичним областима, а тај процес се одвија захваљујући цитоскелету.

Цитоскелет је укључен у кретање. То се догађа захваљујући моторним протеинима. Ова два елемента се комбинују и омогућавају кретање унутар ћелије.

Такође учествује у процесу фагоцитозе (процеса у којем ћелија хвата честицу из спољашњег окружења, која може или не мора бити храна).

Цитоскелет омогућава ћелији да се повеже са спољним окружењем, физички и биохемијски. Ова улога конектора је оно што омогућава формирање ткива и ћелијских спојева.

Структура и компоненте

Цитоскелет се састоји од три различите врсте филамената: актина, интермедијарних филамената и микротубула.

Нови кандидат се тренутно предлаже као четврти низ цитоскеле: септин. Сваки од ових делова је детаљно описан у наставку:

Актинова влакна

Актинова влакна имају пречник 7 нм. Такође су познати и као микрофиламенти. Мономери који чине нит су честице у облику балона.

Иако су линеарне структуре, оне нису у облику „шипке“: ротирају се на својој оси и подсећају на спиралну спиралију. Прикачени су за низ специфичних протеина који регулишу њихово понашање (организација, локација, дужина). Постоји више од 150 протеина који су у стању да делују са актином.

Крајности се могу разликовати; један се зове плус (+), а други минус (-). На тим крајевима нит може да расте или се скраћује. Полимеризација је примјетно бржа на плус крају; Да би дошло до полимеризације, потребан је АТП.

Актин такође може бити мономер и слободан у цитосолу. Ови мономери су везани за протеине који спречавају њихову полимеризацију.

Функције актинских филамената

Актински филаменти имају улогу повезану са кретањем ћелија. Омогућују да се различити типови ћелија, и једноћелијски и вишећелијски организми (пример су ћелије имуног система), да се крећу у свом окружењу.

Актин је добро познат по својој улози у контракцији мишића. Заједно са миозином удружују се у сарцомере. Обе структуре омогућавају такво кретање у зависности од АТП-а.

Средњи филаменти

Приближни пречник ових филамената је 10 ум; отуда и назив „средњи“. Пречник му је средњи у односу на остале две компоненте цитоскелета.

Сваки филамент изграђен је на следећи начин: глава у облику балона на Н терминалу и реп сличног облика на угљеничном терминалу. Ови крајеви су међусобно повезани линеарном структуром састављеном од алфа-хелика.

Ове „жице“ имају кугласте главе које имају својство навијања другим средњим влакнима, стварајући дебље преплетене елементе.

Интермедијарни филаменти налазе се по целој ћелијској цитоплазми. Протежу се на мембрани и често су причвршћене на њу. Ови филаменти се такође налазе у језгру, творећи структуру која се зове "нуклеарна ламина".

Ова група се класификује у подгрупе средњих филамената:

- Кератинске нити.

- Виментин филаменти.

- Неурофиламенти.

- Нуклеарни листови.

Улога средњих филамената

Изузетно су јаки и отпорни елементи. У ствари, ако их упоредимо са друга два филамента (актин и микротубуле), средњи филаменти добијају стабилност.

Захваљујући овом својству, његова главна функција је механичка отпорност на ћелијске промене. Има их у обиљу у типовима ћелија који доживљавају стални механички стрес; на пример, у нервним, епителним и мишићним ћелијама.

За разлику од друге две компоненте цитоскелета, интермедијарни филаменти се не могу сабрати и распасти на својим поларним крајевима.

То су круте структуре (да би могле да испуне своју функцију: ћелијска подршка и механички одговор на стрес), а састављање филамената је процес који зависи од фосфорилације.

Интермедијарни филаменти формирају структуре које се називају десмосоми. Заједно са низом протеина (кадхерини), настају ови комплекси који формирају спојеве између ћелија.

Микротубуле

Микротубули су шупли елементи. Они су највећи филаменти који чине цитоскелет. Пречник микротубула у његовом унутрашњем делу је око 25 нм. Дужина је прилично променљива, у опсегу од 200 нм до 25 ум.

Ови филаменти су неопходни у свим еукариотским ћелијама. Они настају (или се рађају) из малих структура које се зову центросоми, а одатле се шире до ивица ћелије, за разлику од међупредметних филамената који се протежу кроз ћелијско окружење.

Микротубуле се састоје од протеина званих тубулини. Тубулин је димер који чине две подјединице: α-тубулин и β-тубулин. Ова два мономера спојена су нековалентним везама.

Једна од његових најрелевантнијих карактеристика је способност раста и скраћивања, што је прилично динамична структура, као у актинским влакнима.

Два краја микротубула се могу разликовати један од другог. Из тог разлога се каже да у тим нитима постоји "поларитет". У свакој од крајности - названих плус п позитивним и минус или негативним - долази до процеса само-склапања.

Овај поступак склапања и пропадања нити ствара феномен "динамичке нестабилности".

Функција микротубуле

Микротубули могу да формирају веома разнолике структуре. Учествују у процесима ћелијске деобе, формирајући митотичко вретено. Овај процес помаже свакој ћелијској ћелији да има једнак број хромозома.

Они такође формирају бичеве нарасле који се користе за покретљивост ћелија, попут цилија и флагела.

Микротубули служе као путеви или „аутопути“ у којима се крећу различити протеини који имају транспортне функције. Ови протеини су класификовани у две породице: кинезини и дининеини. Они могу да путују на већим удаљеностима унутар ћелије. Транспорт на кратким раздаљинама се обично врши на актину.

Ови протеини су "пешаци" путева микротубула. Њено кретање подсећа на шетњу по микротубули.

Транспорт укључује кретање различитих врста елемената или производа, као што су везикуле. У нервним ћелијама овај процес је добро познат јер се неуротрансмитери ослобађају у везикулама.

Микротубули такође учествују у мобилизацији органела. Конкретно, Голгијев апарат и ендосплазматски ретикулум зависе од ових нити како би заузели свој правилан положај. У недостатку микротубула (у експериментално мутираним ћелијама), ови органели значајно мењају свој положај.

Остале импликације цитоскелета

У бактеријама

У претходним одељцима описан је цитоскелет еукариота. Прокариоти такође имају сличну структуру и имају компоненте аналогне трима влакнима која чине традиционални цитоскелет. Овим нитима додаје се једна својствена бактерија: МинД-ПарА група.

Функције цитоскелета у бактеријама прилично су сличне функцијама које они обављају у еукариотама: подршка, подјела ћелија, одржавање ћелијског облика, између осталог.

Код рака

Клинички су компоненте цитоскелета повезане са карциномом. Пошто интервенишу у процесе поделе, сматрају се "метама" како би разумели и напали неконтролисани развој ћелија.

Референце

1. Албертс, Б., Браи, Д., Хопкин, К., Јохнсон, А., Левис, Ј., Рафф, М.,… и Валтер, П. (2013). Битна ћелијска биологија. Гарланд Сциенце.
2. Флетцхер, ДА, и Муллинс, РД (2010). Механика ћелија и цитоскелет. Природа, 463 (7280), 485-492.
3. Халл, А. (2009). Цитоскелет и рак. Прегледи рака и метастаза, 28 (1–2), 5–14.
4. Моселеи, ЈБ (2013). Проширени поглед на еукариотски цитоскелет. Молекуларна биологија ћелије, 24 (11), 1615–1618.
5. Муллер-Естерл, В. (2008). Биохемија. Основе медицине и наука о животу. Преокренуо сам се.
6. Схих, ИЛ и Ротхфиелд, Л. (2006). Бактеријски цитоскелет. Рецензије микробиологије и молекуларне биологије, 70 (3), 729–754.
7. Силвертхорн Дее, У. (2008). Људска физиологија, интегрисани приступ. Панаамеричка медицина. 4. издање Бс Ас.
8. Свиткина, Т. (2009). Замишљање компонената цитоскелета електронском микроскопијом. У методама и протоколима цитоскелета (стр. 187–06). Хумана Пресс.