ЦИТОСКЕЛЕТ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦІЇ ТА БУДОВА - БІОЛОГІЯ - 2025

Цитоскелета є стільникова структура, що складається з волокон. Він розсіяний по всій цитоплазмі, і його функція в основному підтримує підтримання клітинної архітектури та форми. Структурно він складається з трьох видів волокон, класифікованих за їх розмірами.

Це актинові волокна, проміжні нитки та мікротрубочки. Кожен надає мережі певну властивість. Внутрішня клітина - це середовище, де відбувається переміщення та транзит матеріалів. Цитоскелет опосередковує ці внутрішньоклітинні рухи.

Наприклад, органели - такі як мітохондрії або апарат Гольджі - статичні в клітинному середовищі; вони рухаються, використовуючи цитоскелет як шлях.

Хоча цитоскелет явно переважає в еукаріотичних організмах, аналогічна структура зафіксована у прокаріотів.

Загальна характеристика

Цитоскелет - надзвичайно динамічна структура, яка являє собою "молекулярний каркас". Три типи ниток, що їх складають, - це повторювані одиниці, які можуть утворювати дуже різні структури, залежно від способу поєднання цих основних одиниць.

Якщо ми хочемо створити аналогію зі скелетом людини, цитоскелет еквівалентний кістковій системі та, крім того, м’язовій системі.

Однак вони не є ідентичними кістці, оскільки компоненти можуть бути зібрані та розпадені, що дозволяє змінювати форму та надавати клітині пластичність. Компоненти цитоскелету не розчиняються в миючих засобах.

Особливості

Форма

Як випливає з назви, "інтуїтивна" функція цитоскелету полягає у наданні клітині стабільності та форми. Коли нитки поєднуються в цій заплутаній мережі, вона надає клітині властивість чинити опір деформації.

Без цієї структури клітина не змогла б підтримувати конкретну форму. Однак саме динамічна структура (всупереч людському скелету) надає клітинам властивості змінювати форму.

Рух клітин і стики

Багато клітинних компонентів прикріплені до цієї мережі волокон, розсіяних у цитоплазмі, сприяючи їх просторовому розташуванню.

Клітина не схожа на суп з різними елементами, що пливуть навздогін; і це не є статичною сутністю. Скоріше, це організована матриця з органелами, розташованими на конкретних ділянках, і цей процес відбувається завдяки цитоскелету.

Цитоскелет бере участь у русі. Це відбувається завдяки моторним білкам. Ці два елементи поєднуються і дозволяють рухатися всередині клітини.

Він також бере участь у процесі фагоцитозу (процес, коли клітина захоплює частинку із зовнішнього середовища, яка може бути, а може і не бути їжею).

Цитоскелет дозволяє клітині з'єднуватися зі своїм зовнішнім середовищем фізично та біохімічно. Ця сполучна роль - це те, що дозволяє формувати тканини та клітинні стики.

Структура та компоненти

Цитоскелет складається з трьох різних типів ниток: актину, проміжних ниток і мікротрубочок.

Наразі новий кандидат пропонується як четверта нитка цитоскелету: септин. Кожна з цих частин детально описана нижче:

Актинові нитки

Актинові нитки мають діаметр 7 нм. Вони також відомі як мікрофіламенти. Мономери, що складають нитки, - це частинки повітряної кулі.

Хоча вони є лінійними структурами, вони не мають форми «бруска»: вони обертаються на своїй осі і нагадують спіраль. Вони прикріплені до ряду конкретних білків, які регулюють їх поведінку (організацію, розташування, довжину). Існує понад 150 білків, здатних взаємодіяти з актином.

Крайності можна диференціювати; один називається плюс (+), а другий мінус (-). На цих кінцях нитка може рости або вкорочуватися. Полімеризація помітно швидша на плюсовому кінці; Щоб відбулася полімеризація, потрібен АТФ.

Актин також може бути мономером і вільним у цитозолі. Ці мономери пов'язані з білками, які перешкоджають їх полімеризації.

Функції актинових ниток

Актинові нитки грають роль, пов'язану з переміщенням клітин. Вони дозволяють різним типам клітин, як одноклітинним, так і багатоклітинним організмам (прикладом є клітини імунної системи), що рухаються у своєму середовищі.

Актин добре відомий своєю роллю в скороченні м’язів. Разом з міозином вони групуються в саркометрі. Обидві структури роблять можливим такий рух, що залежить від АТФ.

Проміжні нитки

Приблизний діаметр цих ниток становить 10 мкм; звідси назва "проміжний". Його діаметр є проміжним щодо двох інших компонентів цитоскелету.

Кожна нитка побудована таким чином: голова у формі повітряної кулі на N-кінці та хвіст аналогічної форми на вуглецевому терміналі. Ці кінці з'єднані один з одним лінійною структурою, складеною з альфа-спіралей.

Ці "струни" мають кулясті головки, які мають властивість звиватися з іншими проміжними нитками, створюючи більш товсті переплетені елементи.

Проміжні нитки розташовані по всій цитоплазмі клітин. Вони поширюються на мембрану і часто прикріплюються до неї. Ці нитки також знаходяться в ядрі, утворюючи структуру, яку називають "ядерною пластиною".

Ця група класифікується по черзі на підгрупи проміжних ниток:

- Кератинові нитки.

- Виментинові нитки.

- Нейрофіламенти.

- Ядерні листи.

Роль проміжних ниток

Вони надзвичайно міцні та стійкі елементи. Фактично, якщо порівняти їх з двома іншими нитками (актином та мікротрубочками), проміжні нитки набувають стабільності.

Завдяки цій властивості його основна функція - механічні, протистоячі змінам клітин. Вони містяться рясно у типах клітин, які відчувають постійні механічні навантаження; наприклад, в нервових, епітеліальних і м’язових клітинах.

На відміну від двох інших компонентів цитоскелету, проміжні нитки не можуть зібратися і розпастися на своїх полярних кінцях.

Вони є жорсткими структурами (щоб мати можливість виконувати свою функцію: підтримка клітин і механічна реакція на стрес), а складання ниток - це процес, залежний від фосфорилювання.

Проміжні нитки утворюють структури, звані десмосомами. Разом із низкою білків (кадгеринів) створюються ці комплекси, які утворюють стики між клітинами.

Мікротрубочки

Мікротрубочки - порожнисті елементи. Вони є найбільшими нитками, що складають цитоскелет. Діаметр мікротрубочок у її внутрішній частині становить близько 25 нм. Довжина досить мінлива, в межах від 200 нм до 25 мкм.

Ці нитки незамінні у всіх еукаріотичних клітинах. Вони виникають (або народжуються) з невеликих структур, званих центросомами, а звідти вони поширюються на краї клітини, на відміну від проміжних ниток, які поширюються по всьому клітинному середовищу.

Мікротрубочки складаються з білків, званих тубулінами. Тубулін - це димер, що складається з двох субодиниць: α-тубуліну та β-тубуліну. Ці два мономери з'єднуються нековалентними зв’язками.

Однією з найбільш релевантних його характеристик є здатність рости і скорочуватися, будучи досить динамічними структурами, як у актинових нитках.

Два кінці мікротрубочок можна диференціювати один від одного. З цієї причини кажуть, що в цих нитках є "полярність". При кожній з крайнощів - називається плюс p позитивною і мінусовою або негативною - відбувається процес самоскладання.

Цей процес складання і деградації нитки породжує явище "динамічної нестабільності".

Функція мікротрубочок

Мікротрубочки можуть утворювати дуже різноманітні структури. Вони беруть участь у процесах поділу клітин, утворюючи мітотичне веретено. Цей процес допомагає кожній дочірній клітині мати рівну кількість хромосом.

Вони також утворюють придатки, що нагадують батоги, використовувані для рухливості клітин, такі як вії та джгутики.

Мікротрубочки служать шляхами або «магістралями», по яких рухаються різні білки, що мають транспортні функції. Ці білки класифікуються на дві родини: кінезини та динеїни. Вони можуть проїхати великі відстані всередині клітини. Транспорт на короткі відстані, як правило, здійснюється на актині.

Ці білки є "пішоходами" мікротрубочкових доріг. Її рух дуже нагадує прогулянку по мікротрубочці.

Транспорт передбачає переміщення різних типів елементів або виробів, таких як везикули. У нервових клітинах цей процес добре відомий, оскільки нейромедіатори вивільняються у везикулах.

Мікротрубочки також беруть участь у мобілізації органел. Зокрема, апарат Гольджі та ендоплазматичний ретикулум залежать від цих ниток, щоб прийняти належне положення. За відсутності мікротрубочок (в експериментально мутованих клітинах) ці органели помітно змінюють своє положення.

Інші наслідки роботи цитоскелету

У бактерій

У попередніх розділах був описаний цитоскелет еукаріотів. Прокаріоти також мають схожу будову і мають компоненти, аналогічні трьом волокнам, що складають традиційний цитоскелет. До цих ниток додається одна із власних бактерій: група MinD-ParA.

Функції цитоскелету у бактерій досить подібні до функцій, які вони виконують у еукаріотів: підтримка, поділ клітин, підтримка форми клітини, серед іншого.

При раку

Клінічно компоненти цитоскелету асоціюються з раком. Оскільки вони втручаються в процеси поділу, вони вважаються "мішенями", щоб зрозуміти та атакувати неконтрольований розвиток клітин.

Список літератури

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Основна клітинна біологія. Гарленд Наука.
2. Fletcher, DA, & Mullins, RD (2010). Клітинна механіка та цитоскелет. Природа, 463 (7280), 485-492.
3. Холл, А. (2009). Цитоскелет і рак. Огляди раку та метастазів, 28 (1–2), 5–14.
4. Moseley, JB (2013). Розширений вигляд еукаріотичного цитоскелету. Молекулярна біологія клітини, 24 (11), 1615–1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Біохімія. Основи медицини та наук про життя. Я перевернувся.
6. Ши, Ю.Л., і Ротфілд, Л. (2006). Бактеріальний цитоскелет. Огляди мікробіології та молекулярної біології, 70 (3), 729–754.
7. Silverthorn Dee, США. (2008). Фізіологія людини, комплексний підхід. Панамериканський медичний. 4-е видання. Bs As.
8. Світкіна, Т. (2009). Візуалізація компонентів цитоскелету методом електронної мікроскопії. У методах та протоколах цитоскелету (с. 187–06). Humana Press.