Ciri-ciri Cytoskeleton, Fungsi, Struktur dan Komponen



The cytoskeleton Ia adalah struktur selular yang terdiri daripada filamen. Ia tersebar melalui sitoplasma dan fungsinya terutamanya menyokong, untuk mengekalkan seni bina dan bentuk selular. Secara struktural ia terdiri daripada tiga jenis gentian, dikelaskan mengikut saiznya.

Ini adalah serat aktin, filamen perantaraan dan microtubules. Setiap satu memberikan harta tertentu kepada rangkaian. Pedalaman selular adalah persekitaran dimana anjakan dan transit bahan berlaku. The sitoskeleton mengantara pergerakan intrasel ini.

Sebagai contoh, organel - seperti mitokondria atau alat Golgi - adalah statik dalam persekitaran selular; mereka bergerak menggunakan cytoskeleton sebagai satu cara.

Walaupun sitoskeleton jelas menonjol dalam organisma eukariotik, struktur analog telah dilaporkan dalam prokariota.

Indeks

  • 1 Ciri umum
  • 2 Fungsi
    • 2.1 Bentuk
    • 2.2 Pergerakan dan persimpangan sel
  • 3 Struktur dan komponen
    • 3.1 Filamen aktin
    • 3.2 filamen pertengahan
    • 3.3 Microtubules
  • 4 Implikasi lain dari sitoskeleton
    • 4.1 Dalam bakteria
    • 4.2 Dalam kanser
  • 5 Rujukan

Ciri umum

Sitoskeleton adalah struktur yang sangat dinamik yang mewakili "perancah molekul". Tiga jenis filamen yang membentuknya adalah unit berulang yang boleh membentuk struktur yang sangat berbeza, bergantung kepada cara unit-unit asas ini digabungkan.

Sekiranya kita ingin mencipta analogi dengan rangka manusia, sitoskeleton bersamaan dengan sistem tulang dan, sebagai tambahan, kepada sistem otot.

Walau bagaimanapun, mereka tidak sama dengan tulang kerana komponen boleh dipasang dan hancur, yang membolehkan perubahan bentuk dan memberikan kepekaan kepada sel. Komponen sitoskeleton tidak larut dalam detergen.

Fungsi

Bentuk

Seperti namanya, fungsi "intuitif" dari sitoskeleton adalah untuk memberikan kestabilan dan bentuk ke sel. Apabila filamen menggabungkan dalam rangkaian rumit ini, ia memberikan sel sifat menentang ubah bentuk.

Tanpa struktur ini, sel tidak dapat mengekalkan bentuk tertentu. Walau bagaimanapun, ia adalah struktur yang dinamik (bertentangan dengan rangka manusia) yang memberikan sel-sel itu harta untuk mengubah bentuk.

Pergerakan dan persimpangan sel

Banyak komponen selular dikaitkan dengan rangkaian gentian ini yang tersebar di sitoplasma, menyumbang kepada susunan ruang mereka.

Suatu sel tidak kelihatan seperti sup dengan unsur-unsur yang berlainan terapung; sama ada entiti statik. Sebaliknya, ia adalah matriks terorganisir dengan organel yang terletak di zon tertentu, dan proses ini berlaku terima kasih kepada sitoskeleton.

Cytoskeleton terlibat dalam gerakan ini. Ini terjadi berkat protein motor. Kedua-dua unsur ini menggabungkan dan membenarkan anjakan dalam sel.

Ia juga mengambil bahagian dalam proses phagocytosis (proses di mana sel menangkap zarah dari persekitaran luaran, yang mungkin atau mungkin bukan makanan). 

Sitoskeleton membolehkan untuk menyambung sel dengan persekitaran luarannya, secara fizikal dan biokimia. Peranan penyambung ini adalah apa yang membolehkan pembentukan tisu dan persimpangan sel.

Struktur dan komponen

Sitoskeleton terdiri daripada tiga jenis filamen: actin, filamen perantaraan dan microtubules.

Pada masa ini calon baru dicadangkan sebagai helai keempat sitoskeleton: septina. Berikut ini menerangkan setiap bahagian ini secara terperinci:

Filamen Actin

Filamen aktin mempunyai diameter 7 nm. Mereka juga dikenali sebagai mikrofilamen. Monomer yang membentuk filamen adalah zarah berbentuk balon.

Walaupun mereka adalah struktur linear, mereka tidak mempunyai bentuk "bar": mereka berputar pada paksi mereka dan menyerupai kipas. Mereka dikaitkan dengan satu siri protein tertentu yang mengawal kelakuan mereka (organisasi, lokasi, panjang). Terdapat lebih daripada 150 protein yang mampu berinteraksi dengan aktin.

Keterlaluan dapat dibedakan; satu dipanggil tambah (+) dan tolak lainnya (-). Dengan keterlaluan ini, filamen boleh tumbuh atau dipendekkan. Pempolimeran itu terasa lebih pantas pada yang paling melampau; untuk pempolimeran berlaku, ATP diperlukan.

Actin juga boleh menjadi monomer dan bebas di sitosol. Monomer ini terikat kepada protein yang menghalang pempolimeran mereka.

Fungsi filamen Actin

Filamen Actin mempunyai peranan yang berkaitan dengan pergerakan sel. Mereka membenarkan jenis sel yang berlainan, kedua-dua organisma uniselular dan multiselular (contoh ialah sel-sel sistem imun), untuk bergerak dalam persekitaran mereka.

Actin terkenal kerana peranannya dalam kontraksi otot. Bersama dengan myosin, mereka dikelompokkan dalam sarcomeres. Kedua-dua struktur menjadikan gerakan ATP ini bergantung.

Filamen pertengahan

Diameter anggaran filamen ini adalah 10 μm; maka nama "perantaraan". Diameternya adalah perantaraan dengan dua komponen lain dari sitoskeleton.

Setiap filamen berstruktur seperti berikut: kepala berbentuk belon di terminal N dan ekor dengan bentuk yang sama di dalam karbon terminal. Hujung ini disambungkan satu sama lain oleh struktur linier yang dibentuk oleh heliks alpha.

"Tali" ini mempunyai kepala globular yang mempunyai sifat penggulungan dengan filamen perantaraan yang lain, yang mewujudkan elemen-elemen interlaced yang lebih tebal.

Filamen pertengahan terletak di seluruh sitoplasma sel. Mereka memanjang ke membran dan sering melekat padanya. Filamen ini juga dijumpai dalam nukleus, membentuk struktur yang dipanggil "kunci nuklear".

Kumpulan ini diklasifikasikan ke subkumpulan filamen perantaraan:

- Filamen Keratin.

- Filamen daripada vimentin.

- Neurofilamen.

- Lembaran nuklear.

Fungsi filamen perantaraan

Mereka adalah elemen yang sangat kuat dan tahan. Malah, jika kita membandingkannya dengan dua filamen lain (actin dan microtubules), filamen perantaraan memperoleh kestabilan.

Terima kasih kepada harta ini, fungsi utamanya adalah mekanikal, menentang perubahan sel. Mereka didapati dengan banyaknya dalam jenis sel yang mengalami tekanan mekanikal yang berterusan; contohnya, dalam sel saraf, epitel dan otot.

Tidak seperti dua komponen lain dari sitoskeleton, filamen perantaraan tidak boleh dipasang dan dilupuskan pada ujung kutub mereka.

Mereka adalah struktur yang tegar (untuk dapat memenuhi fungsi mereka: sokongan selular dan tindak balas mekanikal kepada tekanan) dan pemasangan filamen adalah proses yang bergantung kepada fosforilasi.

Filamen pertengahan membentuk struktur yang dipanggil desmosomes. Bersama dengan beberapa protein (cadherin), kompleks ini diciptakan yang membentuk ikatan antara sel.

Microtubules

Mikrotubul adalah unsur kosong. Mereka adalah filamen terbesar yang membentuk sitoskeleton. Diameter microtubules di bahagian dalamannya adalah sekitar 25 nm. Panjangnya agak berubah-ubah, dalam lingkungan 200 nm hingga 25 μm.

Filamen-filamen ini sangat diperlukan dalam semua sel eukariotik. Mereka muncul (atau dilahirkan) dari struktur kecil yang dipanggil centrosom, dan dari sana dilanjutkan ke tepi sel, berbanding dengan filamen perantaraan, yang meluas di seluruh persekitaran selular.

Mikrotubul dibentuk oleh protein yang dipanggil tubulin. Tubulin adalah dimer yang dibentuk oleh dua subunit: α-tubulin dan β-tubulin. Kedua-dua monomer ini terikat oleh bon bukan kovalen.

Salah satu ciri yang paling relevan ialah keupayaan untuk berkembang dan memendekkan, menjadi struktur yang agak dinamik, seperti filamen aktin.

Dua hujung microtubules boleh dibezakan dari satu sama lain. Oleh itu dikatakan bahawa dalam filamen ini terdapat "polaritas". Pada setiap akhir dipanggil lebih positif dan kurang atau negatif-proses pemasangan diri berlaku.

Proses perhimpunan dan degradasi filamen ini menimbulkan fenomena "ketidakstabilan dinamik".

Fungsi Microtubule

Microtubules boleh membentuk struktur yang sangat pelbagai. Mereka mengambil bahagian dalam proses pembahagian sel, membentuk spindle mitosis. Proses ini membantu setiap sel anak perempuan mempunyai bilangan kromosom yang sama.

Mereka juga membentuk pelengkap seperti cambuk yang digunakan untuk mobiliti sel, seperti silia dan flagella.

Microtubules berfungsi sebagai laluan atau "jalan" di mana pelbagai protein yang mempunyai fungsi pengangkutan bergerak. Protein ini diklasifikasikan kepada dua keluarga: kinesin dan dynein. Mereka boleh menempah jarak jauh dalam sel. Pengangkutan di jarak pendek biasanya dilakukan pada aktin.

Protein ini adalah "pejalan kaki" jalan yang dibentuk oleh microtubules. Pergerakannya menyerupai jalan kaki di atas mikrotubul.

Pengangkutan melibatkan pergerakan pelbagai jenis unsur atau produk, seperti vesikel. Dalam sel-sel saraf proses ini dikenali kerana neurotransmitter dikeluarkan kepada vesikel.

Microtubules juga mengambil bahagian dalam mobilisasi organel. Terutama, peralatan Golgi dan reticulum endosplasmik bergantung kepada filamen ini untuk mengambil kedudukan yang sepatutnya. Dalam ketiadaan microtubules (dalam sel-sel bermutasi eksperimen), organel ini nyata mengubah kedudukan mereka.

Implikasi lain dari sitoskeleton

Dalam bakteria

Dalam bahagian sebelumnya, sitoskeleton eukariot digambarkan. Prokariot juga mempunyai struktur yang serupa dan mempunyai komponen yang sama dengan tiga serat yang membentuk sitoskeleton tradisional. Untuk filamen ini kita menambah salah satu daripada kita sendiri yang termasuk bakteria: kumpulan MinD-ParA.

Fungsi-fungsi sitoskeleton dalam bakteria agak sama dengan fungsi yang mereka dapati dalam eukariota: sokongan, pembahagian sel, penyelenggaraan bentuk sel, antara lain.

Dalam kanser

Secara klinikal, komponen sitoskeleton telah dikaitkan dengan kanser. Oleh kerana mereka campur tangan dalam proses pembahagian, mereka dianggap "sasaran" untuk dapat memahami dan menyerang pembangunan sel yang tidak terkawal.

Rujukan

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Biologi sel penting. Sains Garland.
  2. Fletcher, D. A., & Mullins, R. D. (2010). Mekanik sel dan sitoskeleton. Alam, 463(7280), 485-492.
  3. Hall, A. (2009). Cytoskeleton dan kanser. Kajian Kanser dan Metastasis, 28(1-2), 5-14.
  4. Moseley, J. B. (2013). Pandangan luas dari sitoskeleton eukariotik. Biologi molekul sel, 24(11), 1615-1618.
  5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokimia Asas perubatan dan sains hayat. Saya balik.
  6. Shih, Y. L., & Rothfield, L. (2006). Sitoskeleton bakteria. Ulasan Mikrobiologi dan Molekul, 70(3), 729-754.
  7. Silverthorn Dee, U. (2008). Fisiologi manusia, pendekatan bersepadu. Pan American Medical Edisi ke-4. Bs As.
  8. Svitkina, T. (2009). Komponen sitoskeleton pengimejan oleh mikroskop elektron. In Kaedah dan Protokol Cytoskeleton (ms 187- 06). Humana Press.