SYTOSKELETON: OMINAISUUDET, TOIMINNOT JA RAKENNE - BIOLOGIA - 2025

Solun tukirangan on solun rakenteen, joka koostuu filamenteista. Se on hajaantunut koko sytoplasmaan ja sen toiminta on pääasiassa tukevaa soluarkkitehtuurin ja muodon ylläpitämiseksi. Rakenteellisesti se koostuu kolmesta kuitutyypistä, jotka luokitellaan koon mukaan.

Nämä ovat aktiinikuituja, välifilamentit ja mikrotubulit. Jokainen myöntää verkolle tietyn ominaisuuden. Kennon sisustus on ympäristö, jossa tapahtuu materiaalien siirtyminen ja kulkeutuminen. Sytoskeleton välittää näitä solunsisäisiä liikkeitä.

Esimerkiksi organelit - kuten mitokondria tai Golgi-laite - ovat staattisia soluympäristössä; nämä liikkuvat käyttämällä sytoskeletonia polkuna.

Vaikka sytoskeleton on selvästi hallitseva eukaryoottisissa organismeissa, vastaava rakenne on raportoitu prokaryooteissa.

Yleispiirteet, yleiset piirteet

Sytoskeleton on erittäin dynaaminen rakenne, joka edustaa "molekyylirakennetta". Sen muodostavat kolme filamenttityyppiä ovat toistuvia yksiköitä, jotka voivat muodostaa hyvin erilaisia ​​rakenteita, riippuen tavasta, jolla nämä perusyksiköt yhdistetään.

Jos haluamme luoda analogian ihmisen luurankoon, sytoskeletti vastaa luujärjestelmää ja lisäksi lihasjärjestelmää.

Ne eivät kuitenkaan ole identtisiä luun kanssa, koska komponentit voidaan koota ja hajottaa, mikä sallii muodomuutokset ja antaa solujen plastilisuuden. Sytoskeleton komponentit eivät liukene pesuaineisiin.

ominaisuudet

Muoto

Kuten nimensä osoittaa, sytoskeleton "intuitiivinen" tehtävä on tarjota solulle stabiilisuus ja muoto. Kun filamentit yhdistetään tässä monimutkaisessa verkossa, se antaa solulle ominaisuuden vastustaa muodonmuutosta.

Ilman tätä rakennetta solu ei pystyisi ylläpitämään tiettyä muotoa. Se on kuitenkin dynaaminen rakenne (vastoin ihmisen luurankoa), joka antaa soluille ominaisuuden muuttaa muotoa.

Solun liikkeet ja liittymät

Monet solukomponenteista on kiinnitetty tähän sytoplasmaan hajautettujen kuitujen verkkoon, mikä osaltaan edistää niiden alueellista järjestelyä.

Solu ei näytä keitolta, jonka eri elementit kelluvat; se ei ole myöskään staattinen kokonaisuus. Pikemminkin se on järjestetty matriisi, jossa organelit sijaitsevat tietyillä alueilla, ja tämä prosessi tapahtuu sytoskeleton ansiosta.

Sytoskeleton on mukana liikkeessä. Tämä tapahtuu motoristen proteiinien ansiosta. Nämä kaksi elementtiä yhdistyvät ja sallivat liikkumisen solun sisällä.

Se osallistuu myös fagosytoosiprosessiin (prosessi, jossa solu vangitsee hiukkasen ulkoisesta ympäristöstä, joka voi olla ruoka tai ei).

Sytoskeleton avulla solu voi muodostaa yhteyden ulkoiseen ympäristöönsä fyysisesti ja biokemiallisesti. Tämä liitinrooli sallii kudosten ja solujen muodostumisen.

Rakenne ja komponentit

Sytoskeleton koostuu kolmesta erityyppisestä filamenteista: aktiini, välifilamentit ja mikrotubulit.

Uutta ehdokasta ehdotetaan parhaillaan sytoskeleen neljänneksi säikeeksi: septiiniksi. Jokainen näistä osista kuvataan yksityiskohtaisesti alla:

Aktiinilangat

Aktiinilankojen halkaisija on 7 nm. Ne tunnetaan myös nimellä mikrokuitut. Filamentit muodostavat monomeerit ovat ilmapalloisia hiukkasia.

Vaikka ne ovat lineaarisia rakenteita, niitä ei ole muotoiltu "tankoksi": ne pyörivät akselillaan ja muistuttavat kierrettä. Ne ovat kiinnittyneitä joukkoon spesifisiä proteiineja, jotka säätelevät heidän käyttäytymistään (organisaatio, sijainti, pituus). Aineen kanssa on vuorovaikutuksessa yli 150 proteiinia.

Äärimmäisyydet voidaan erottaa; toista kutsutaan plus (+) ja toiseksi miinus (-). Näissä päissä filamentti voi kasvaa tai lyhentyä. Polymeroituminen on huomattavasti nopeampaa plus-päässä; Polymeroinnin tapahtumiseksi tarvitaan ATP.

Aktiini voi myös olla monomeeri ja vapaa sytosolissa. Nämä monomeerit ovat sitoutuneet proteiineihin, jotka estävät niiden polymeroitumisen.

Aktiinilankojen toiminnot

Aktiinilangoilla on rooli solujen liikkeessä. Niiden avulla eri solutyypit, sekä yksisoluiset että monisoluiset organismit (esimerkki ovat immuunijärjestelmän solut), voivat liikkua ympäristössään.

Aktiini on tunnettu roolistaan ​​lihaksen supistuksessa. Yhdessä myosiinin kanssa he ryhtyvät yhteen sarkomeereihin. Molemmat rakenteet mahdollistavat tällaisen ATP-riippuvaisen liikkeen.

Välilangat

Näiden filamenttien likimääräinen halkaisija on 10 um; tästä syystä nimi "välituote". Sen halkaisija on välituote suhteessa sytoskeleton kahteen muuhun komponenttiin.

Jokainen filamentti on rakenteeltaan seuraava: ilmapallo muotoinen pää N-päässä ja samanlainen muotoinen häntä hiiliterminaalissa. Nämä päät on kytketty toisiinsa lineaarisella rakenteella, joka koostuu alfa-helikeseistä.

Näillä "jousilla" on pallomaiset päät, joiden ominaisuus on kääriä muiden välikuitujen kanssa, jolloin muodostuu paksumpia lomitettuja elementtejä.

Välikefilamentit sijaitsevat koko solusytoplasmassa. Ne ulottuvat kalvoon ja kiinnitetään usein siihen. Nämä filamentit löytyvät myös ytimestä, muodostaen rakenteen, jota kutsutaan "ydinkerrokseksi".

Tämä ryhmä luokitellaan vuorotellen välikuitujen alaryhmiin:

- keratiinilangat.

- Vimentin-filamentit.

- Neurofilamentit.

- Ydinlevyt.

Välikelankojen rooli

Ne ovat erittäin vahvoja ja kestäviä elementtejä. Itse asiassa, jos verrataan niitä kahteen muuhun filamentiin (aktiini ja mikrotubulit), välikäytteet saavuttavat stabiilisuuden.

Tämän ominaisuuden ansiosta sen päätehtävä on mekaaninen, joka kestää solujen muutoksia. Niitä löytyy runsaasti solutyypeistä, jotka kokevat jatkuvaa mekaanista rasitusta; esimerkiksi hermo-, epiteeli- ja lihassoluissa.

Toisin kuin sytoskeleton kaksi muuta komponenttia, väliffilamentit eivät voi koota ja erottua polaarisissa päissään.

Ne ovat jäykkiä rakenteita (voidakseen suorittaa tehtävänsä: solun tuki ja mekaaninen vaste stressille) ja filamenttien kokoaminen on fosforylaatiosta riippuvainen prosessi.

Välilangat muodostavat desmosomeiksi kutsuttuja rakenteita. Yhdessä sarjan proteiineja (kadheriineja) kanssa syntyy näitä komplekseja, jotka muodostavat solujen väliset liitokset.

mikrotubulukset

Mikrotubulit ovat onttoja elementtejä. Ne ovat suurimmat filamentit, jotka muodostavat sytoskeleton. Mikrotubulusten halkaisija sen sisäosassa on noin 25 nm. Pituus on melko vaihtuva, alueella 200 nm - 25 um.

Nämä filamentit ovat välttämättömiä kaikissa eukaryoottisoluissa. Ne syntyvät (tai syntyvät) pienistä rakenteista, joita kutsutaan centrosomeiksi, ja sieltä ne ulottuvat solun reunoihin, toisin kuin välilangat, jotka ulottuvat koko soluympäristöön.

Mikrotubulukset koostuvat proteiineista, joita kutsutaan tubulineiksi. Tubuliini on dimeeri, joka koostuu kahdesta alayksiköstä: α-tubuliini ja β-tubuliini. Nämä kaksi monomeeriä yhdistävät ei-kovalenttiset sidokset.

Yksi sen merkityksellisimmistä ominaisuuksista on kyky kasvaa ja lyhentyä, koska ne ovat melko dynaamisia rakenteita, kuten aktiinifilamenteissa.

Mikrotubulusten kaksi päätä voidaan erottaa toisistaan. Tästä syystä sanotaan, että näissä filamenteissa on "napaisuus". Jokaisessa ääripäässä - jota kutsutaan plus p positiiviseksi ja miinus tai negatiiviseksi - tapahtuu itsekokoonpanon prosessi.

Tämä hehkulangan kokoamis- ja hajoamisprosessi aiheuttaa "dynaamisen epävakauden" ilmiön.

Mikrotubulitoiminto

Mikrotubulukset voivat muodostaa hyvin erilaisia ​​rakenteita. He osallistuvat solunjakautumisprosesseihin muodostaen mitoottisen kara. Tämä prosessi auttaa jokaisella tytärsolulla olemaan yhtä suuri määrä kromosomeja.

Ne muodostavat myös solujen liikkuvuuteen käytettävät piiskamaiset lisäykset, kuten siliat ja flagellat.

Mikrotubulukset toimivat polkuina tai "valtatieinä", joilla eri proteiinit, joilla on kuljetustoimintoja, liikkuvat. Nämä proteiinit luokitellaan kahteen perheeseen: kinesiinit ja dyneiinit. Ne voivat matkustaa pitkiä matkoja solun sisällä. Kuljetus lyhyillä matkoilla tapahtuu yleensä aktiinilla.

Nämä proteiinit ovat mikrotubuluteiden "jalankulkijoita". Sen liike muistuttaa läheisesti kävelyä mikroputkessa.

Kuljetus sisältää erityyppisten elementtien tai tuotteiden, kuten rakkuloiden, liikkumisen. Hermosoluissa tämä prosessi tunnetaan hyvin, koska välittäjäaineet vapautuvat rakkuloista.

Mikrotubulukset osallistuvat myös organelien mobilisointiin. Erityisesti Golgi-laite ja endosplasminen retikulumi ovat riippuvaisia ​​näistä filamenteista oikean asemansa pitämiseksi. Mikrotubulusten puuttuessa (kokeellisesti mutatoiduissa soluissa) nämä organelit muuttavat selvästi asemaansa.

Sytoskeleton muut vaikutukset

Bakteereissa

Edellisissä osissa kuvailtiin eukaryoottien sytoskeletonia. Prokaryooteilla on myös samanlainen rakenne ja niissä on komponentteja, jotka ovat analogisia kolmen kuidun kanssa, jotka muodostavat perinteisen sytoskeleton. Näihin filamenteihin lisätään yksi sen omista bakteereista: MinD-ParA-ryhmä.

Sytoskeletonin toiminnot bakteereissa ovat melko samanlaisia ​​kuin ne toiminnot, joita ne suorittavat eukaryooteissa: tuki, solunjako, solun muodon ylläpito muun muassa.

Syöpään

Kliinisesti sytoskeleton komponentit on liitetty syöpään. Koska he puuttuvat jakautumisprosesseihin, niitä pidetään "kohteina" ymmärtää ja hyökätä hallitsemattomaan solukehitykseen.

Viitteet

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… ja Walter, P. (2013). Oleellinen solubiologia. Garland Science.
2. Fletcher, DA, ja Mullins, RD (2010). Solujen mekaniikka ja sytoskeleton. Nature, 463 (7280), 485 - 492.
3. Hall, A. (2009). Sytoskeleton ja syöpä. Syöpä- ja metastaasiarvostelut, 28 (1–2), 5–14.
4. Moseley, JB (2013). Laajennettu näkymä eukaryoottisesta sytoskeletonista. Solujen molekyylibiologia, 24 (11), 1615–1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemia. Lääketieteen ja biotieteiden perusteet. Käänsin.
6. Shih, YL, ja Rothfield, L. (2006). Bakteerin sytoskeleton. Mikrobiologian ja molekyylibiologian arvostelut, 70 (3), 729–754.
7. Silverthorn Dee, USA (2008). Ihmisen fysiologia, integroitu lähestymistapa. Pan-Amerikan lääketiede. 4. painos. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Sytoskeleton komponenttien kuvantaminen elektronimikroskopialla. Julkaisussa Sytoskeleton Methods and Protocols (s. 187–06). Humana Press.