Vsebina
- Zakaj celice potrebujejo citoskelet?
- Koristi citoskeleta za celice
- Katere sestavine sestavljajo citoskelet
- Velikost je pomembna
- Vloga mikrotubul v citoskeletu
- Mikrotubuli in gibanje znotraj celice
- Mikrotubuli in gibanje celic
- Vloga vmesnih nitk v citoskeletu
- Vmesne nitke in sidranje Organelle
- Vloga mikrofilamentov v citoskeletu
- Mikrofilamentne projekcije
Verjetno že veste, kakšno vlogo igra vaše okostje v vašem življenju; daje telesni strukturi in vam pomaga pri gibanju.
Brez tega bi bili bolj podobni človeškemu blobu kot gibljivi, delujoči osebi. Kot že ime pove, je tudi citoskelet zelo podoben namen v prokariotskih in evkariontske celice.
Ste se že kdaj vprašali, zakaj so celice videti okrogle in preprečujejo, da bi se zrušile v sluzave krogle? Ali kako se številne organele v celici organizirajo in gibljejo znotraj celice ali kako celica sama potuje? Za vse te funkcije se celice zanašajo na citoskelet.
Pomembna strukturna enota citoskeleta je resnično mreža beljakovinskih vlaken v citoplazmi, ki daje celici obliko in omogoča opravljanje pomembnih funkcij, kot je gibanje celic.
Preberite več o organelah in funkcijah drugih celic.
Zakaj celice potrebujejo citoskelet?
Medtem ko si nekateri lahko predstavljajo celice kot nestrukturirane, močni mikroskopi, ki se uporabljajo v celični biologiji, razkrivajo, da so celice zelo organizirane.
Za ohranjanje te oblike in ravni organizacije je bistvena ena bistvena komponenta: citoskelet celice. Proteinski filamenti, ki sestavljajo citoskelet, tvorijo mrežo vlaken skozi celico.
Ta mreža daje strukturni podpori plazemski membrani, pomaga stabilizirati organele v pravilnem položaju in celici omogoča, da svojo vsebino premešča po potrebi. Pri nekaterih vrstah celic citoskelet celo omogoča, da se celica premika in potuje s pomočjo specializiranih struktur.
Te tvorijo iz beljakovinskih filamentov, kadar so potrebne za celično gibanje.
Storitev, ki jo nudi citoskelet za oblikovanje celice, ima veliko smisla. Tako kot človeško okostje tudi beljakovinska mreža citoskeleta ustvarja strukturno podporo, ki je ključna za ohranjanje celovitosti celice in preprečevanje njenega propada v njene sosede.
Za celice z zelo tekočimi membranami je mreža beljakovin, ki sestavljajo citoskelet, še posebej pomembna za ohranjanje vsebnosti celice v celici.
To se imenuje celovitost membrane.
Koristi citoskeleta za celice
Nekatere visoko specializirane celice se za strukturno podporo zanašajo tudi na citoskelet.
V teh celicah ohranjanje edinstvene oblike celice omogoča pravilno delovanje celice. Tej vključujejo nevroniali možganske celice z okroglimi celičnimi telesi, podružnične roke, imenovane dendriti in iztegnjeni repi.
Ta značilna oblika celic omogoča nevronom, da lovijo signale s pomočjo svojih dendritnih ročic in jih prenašajo skozi aksonove repi in v čakalne dendrite sosednje možganske celice. Tako možganske celice komunicirajo med seboj.
Prav tako je smiselno, da imajo celice koristi od organizacije, ki jim jo ponuja mreža proteinov citoskeletov. V človeškem telesu je več kot 200 vrst celic in skupno približno 30 trilijonov celic v vsakem človeku na planetu.
Organele v vseh teh celicah morajo izvajati najrazličnejše celični procesi, kot so gradnja in rušenje biomolekul, sproščanje energije za uporabo in izvajanje številnih kemičnih reakcij, ki omogočajo življenje.
Da te funkcije dobro delujejo na ravni celotnega organizma, vsaka celica potrebuje podobno strukturo in način delovanja.
Katere sestavine sestavljajo citoskelet
Citoskelet se za opravljanje teh pomembnih vlog opira na tri različne vrste nitk:
Vsa ta vlakna so tako neskončno majhna, da so s prostim očesom popolnoma nevidna. Znanstveniki so jih odkrili šele po iznajdbi elektronski mikroskop prinesla vpogled v notranjost celice.
Če želite prikazati, kako majhna so ta beljakovinska vlakna, je koristno razumeti koncept tega nanometra, ki je včasih zapisan kot nm. Nanometer je merska enota, tako kot palec je merska enota.
Morda ste uganili iz korenske besede meter da nanometrska enota pripada metričnemu sistemu, tako kot centimeter.
Velikost je pomembna
Znanstveniki uporabljajo nanometre za merjenje izjemno majhnih stvari, kot so atomi in svetlobni valovi.
To je zato, ker je ena nanometra ena milijarda metra. To pomeni, da če bi vzeli merilno palico, ki je približno 3 metre dolga, ko so jo pretvorili v ameriški sistem merjenja, in jo razbili na milijardo enakih kosov, bi en kos pomenil en nanometer.
Zdaj si predstavljajte, da bi lahko razrezali beljakovinske nitke, ki sestavljajo celicni citoskelet in merili premer čez prerezan obraz.
Vsako vlakno bi merilo med 3 in 25 nanometrov v premeru, odvisno od vrste žarilne nitke. Za človeško dlako je premer 75.000 nanometrov. Kot vidite, so nitke, ki sestavljajo citoskelet, neverjetno majhne.
Mikrotubule so največje od treh vlaken citoskeleta, ki se pretakajo s premerom 20 do 25 nanometrov. Vmesni filamenti so vlakna citoskeletov srednje velikosti in merijo v premeru približno 10 nanometrov.
Najmanjše beljakovinske nitke so v citoskeletu mikrofilamenti. Ta vlakna v obliki nitk merijo v premeru le 3 do 6 nanometrov.
V resničnem smislu je to kar 25.000-krat manjši od premera povprečnega človeškega lasu.
••• DruženjeVloga mikrotubul v citoskeletu
Mikrotubuli dobijo ime po splošni obliki in vrsti beljakovin, ki jih vsebujejo. So cevaste in tvorjene iz ponavljajočih se enot alfa- in beta-tubulina beljakovine polimeri povezovanje skupaj.
Preberite več o glavni funkciji mikrotubul v celicah.
Če bi si mikrofonske nitke ogledali pod elektronskim mikroskopom, bi bile videti kot verige majhnih beljakovin, zvite skupaj v tesno spiralno mrežo.
Vsaka beljakovinska enota se veže z vsemi enotami okoli nje, kar ustvarja zelo močno, zelo togo strukturo. Pravzaprav so mikrotubule najbolj tog strukturni sestavni del, ki ga najdete v živalskih celicah, ki nimajo celičnih sten, kot jih imajo rastlinske celice.
Toda mikrotubule niso samo toge. Prav tako se upirajo silam stiskanja in zvijanja. Ta kakovost povečuje sposobnost mikrotubule, da ohrani obliko in celovitost celice, tudi pod pritiskom.
Mikrotubuli dajejo tudi celico polarnost, kar pomeni, da ima celica dve edinstveni strani ali drogove. Ta polarnost je del tistega, kar omogoča celici, da organizira svoje sestavne dele, kot so organele in druge dele citoskeleta, ker daje celici način, da te komponente usmeri glede na polov.
Mikrotubuli in gibanje znotraj celice
Mikrotubuli podpirajo tudi gibanje vsebine celice znotraj celice.
Mikrotubulni nitki tvorijo tirnice, ki delujejo kot železniške proge ali avtoceste v celici. Prenašalci veziklov sledite tem skladbam za premikanje celičnega tovora v citoplazmi. Te skladbe so ključne za odstranjevanje nezaželene celične vsebine, kot so napačno zvite beljakovine, stare ali pokvarjene organele in napadalci patogenov, kot so bakterije in virusi.
Prevozniki na nosilcih preprosto sledijo pravilni sledi mikrotubule, da se ta tovor premakne v center za recikliranje v celici lizosom. Tam lizosom odstrani in nekatere dele ponovno uporabi in druge dele razgradi.
Sledilni sistem pomaga tudi celici, da na novo zgrajene biomolekule, kot so beljakovine in lipidi, premaknejo iz proizvodnih organelov in na mesta, kjer celica potrebuje molekule.
Na primer, prenašalci veziklov uporabljajo gosenice mikrotubul za premikanje beljakovin celične membrane iz organelov do celične membrane.
Mikrotubuli in gibanje celic
Uporabljajo lahko le nekatere celice celična lokomocija potovati in tiste, ki se na splošno opirajo na specializirane gibljive strukture, izdelane iz mikrotubulnih vlaken.
Sperma je verjetno najlažji način za vizualizacijo teh potujočih celic.
Kot veste, so spermijev podobne tadpolom z dolgimi repi ali flagele, ki jo bičejo, da bi priplavali do cilja in oplodili jajčno celico. Rep sperme je izdelan iz tubulina in je primer mikrotubulne nitke, ki se uporablja za gibanje celic.
Pri razmnoževanju ima pomembno vlogo tudi ena dobro znana gibalna zgradba cilija. Te gibljive strukture, podobne dlačicam, se vrstijo jajcevodov in z valovitim gibanjem premikajo jajce skozi jajcevod in v maternico. Te cilije so mikrotubulna vlakna.
Vloga vmesnih nitk v citoskeletu
Vmesni filamenti so druga vrsta vlaknin, ki jih najdemo v citoskeletu. Te lahko predstavljate kot resnično okostje celice, saj je njihova edina vloga strukturna podpora. Ta beljakovinska vlakna vsebujejo keratin, ki je pogosta beljakovina, ki jo morda prepoznate v izdelkih za nego telesa.
Ta protein tvori človeške lase in nohte, kot tudi zgornji sloj kože. Prav tako je protein, ki tvori rogove, kremplje in kopita drugih živali. Keratin je zelo močan in uporaben za zaščito pred poškodbami.
Glavna vloga vmesnih filamentov je oblikovanje matrike strukturnih beljakovin pod celična membrana. To je kot podporna mreža, ki celici daje strukturo in obliko. Prav tako daje celici nekaj elastičnosti, kar omogoča, da se pod stresom odzove prožno.
Vmesne nitke in sidranje Organelle
Eno od pomembnih opravil vmesnih filamentov je pomoč pri zadrževanju organelov na pravih mestih znotraj celice. Na primer, vmesni filamenti zasidrajo jedro na svojem mestu znotraj celice.
To sidranje je ključno za celične procese, ker morajo različni organeli znotraj celice delovati skupaj, da lahko opravljajo te funkcije celice. V primeru jedro, pripenjanje tega pomembnega organela na matrico citoskeleta pomeni, da lahko organele, ki se zanašajo na navodila DNK, da opravljajo svoja dela, do teh informacij enostavno dostopajo s pomočjo glasnikov in prevoznikov.
Ta pomembna naloga bi bila morda nemogoča, če ne bi bilo jedro zasidrano, ker bi morali ti glasniki in prenašalci potovati po citoplazmi potujočega jedra!
Vloga mikrofilamentov v citoskeletu
Mikrofilamenti, imenovani tudi aktinski filamenti, so verige aktinskih beljakovin, zvite v spiralno palico. Ta protein je najbolj znan po svoji vlogi v mišičnih celicah. Tam delajo z drugim beljakovinam, imenovanim miozin da omogočimo krčenje mišic.
Kar zadeva citoskelet, mikrofilamenti niso samo najmanjša vlakna. So tudi najbolj dinamični. Kot vsa vlakna citoskeleta, mikrofilamenti dajejo celični strukturni opori. Zaradi svojih edinstvenih lastnosti se mikrofilamenti ponavadi pojavljajo na robovih celice.
Dinamična narava aktinskih filamentov pomeni, da lahko ta beljakovinska vlakna hitro spremenijo svojo dolžino, da zadovoljijo spremenljive strukturne potrebe celice. To omogoča, da celica spremeni svojo obliko ali velikost ali celo obliko posebne projekcije ki segajo zunaj celice, kot je npr filopodija, lamellipodija in mikrovilli.
Mikrofilamentne projekcije
Lahko si predstavljate filopodija kot akterji, ki jih celica načrtuje, da zaznajo okolje okoli sebe, poberejo kemične napotke in celo spremenijo smer celice, če se giblje. Znanstveniki včasih imenujejo tudi filopodijo mikroskopi.
Filopodija je lahko del druge vrste posebne projekcije, lamellipodija. To je struktura v obliki stopala, ki pomaga celici premikati in potovati.
Mikrovilli so kot drobne dlake ali prsti, ki jih celica uporablja med difuzijo. Oblika teh projekcij poveča površino, tako da je več prostora, da se molekule premikajo po membrani skozi procese, kot je absorpcija.
Ti prsti opravljajo tudi fascinantno funkcijo, imenovano citoplazma tok.
Do tega pride, ko se aktinski filamenti čeljustijo skozi citoplazmo, da se ta giblje. Poveča se pretakanje citoplazme difuzija in pomaga premikati želene materiale, kot so hranila in nezaželeni materiali, kot so odpadki in celični odpadki, po celici.