Vsebina
- TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
- Glavne funkcije mikrotubul v celici
- Kaj so: Mikrotubuli in sestavni deli
- Mikrotubuli in citoskeleti celic
- Mikrotubule in dinamična nestabilnost
- Mikrotubuli, celice in mitotsko vreteno
- Mikrotubuli dajejo strukturo Cilia in Flagellum
- Cilia in Flagellum gibanje
- Sistem prevoza celic
- Dve glavni skupini motorjev z mikrotubulo
- Študije še vedno trajajo
Mikrotubuli natanko tako zvenijo: mikroskopske votle cevi v evkariontskih celicah in nekatere celice prokariotskih bakterij, ki celici zagotavljajo strukturo in motorične funkcije. Študenti biologije se med študijem naučijo, da obstajata le dve vrsti celic: prokariotske in evkariontske.
Prokariontske celice sestavljajo enocelične organizme, ki jih najdemo na območjih Archaea in Bakterij v okviru Linneee taksonomije, biološkega klasifikacijskega sistema vsega življenja, medtem ko evkariontske celice spadajo pod domeno Eukarya, ki nadzira kraljestvo protic, rastlin, živali in gliv. . Kraljestvo Monera se nanaša na bakterije. Mikrotubuli prispevajo k več funkcijam v celici, vse to pa je pomembno za celično življenje.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
Mikrotubuli so drobne, votle, cevaste strukture v obliki kroglic, ki celicam pomagajo ohranjati obliko. Skupaj z mikrofilamenti in vmesnimi nitkami tvorijo citoskelet celice, pa tudi sodelujejo pri različnih motoričnih funkcijah za celico.
Glavne funkcije mikrotubul v celici
Mikrotubuli kot del citoskeleta celice prispevajo k:
Kaj so: Mikrotubuli in sestavni deli
Mikrotubule so majhne, votle, kroglične cevi ali cevi s stenami, zgrajenimi v krogu 13 protofilamentov, ki so sestavljeni iz polimerov tubulina in krogličnih beljakovin. Mikrotubuli spominjajo na miniaturizirane različice kitajskih pasti z biseri. Mikrotubule lahko zrastejo 1000 krat, kolikor so njihove širine. Mikrotubuli obstajajo tako v rastlinskih kot v živalskih celicah, izdelani s sestavljanjem dimerjev - ene same molekule ali dveh identičnih molekul, ki sta združeni med alfa in beta tubulinom.
V rastlinskih celicah se mikrotubule tvorijo na številnih mestih znotraj celice, v živalskih celicah pa se mikrotubule začnejo pri centrosomu, organeli blizu jedra celice, ki sodeluje tudi pri delitvi celic. Minus konec predstavlja pritrjeni konec mikrotubule, medtem ko je njegov nasprotni plus. Mikrotubul raste na pozitivnem koncu s polimerizacijo dimuljev tubulina in mikrotubule se s sproščanjem krčijo.
Mikrotubuli celici dajejo strukturo, da se ji pomagajo upirati kompresiji in zagotavljajo avtocesto, po kateri se vezikle (vrečaste strukture, ki prevažajo beljakovine in drug tovor) premikajo po celici. Mikrotubuli med ločitvijo ločijo tudi ponovljene kromosome na nasprotnih koncih celice. Te strukture lahko delujejo same ali v povezavi z drugimi elementi celice in tvorijo bolj zapletene strukture, kot so centriole, cilija ali flagele.
Mikrotubuli se s premerom le 25 nanometrov pogosto razpustijo in reformirajo tako hitro, kot jih potrebuje celica. Razpolovna doba tubulina je le približno en dan, vendar lahko mikrotubula obstaja le 10 minut, saj so v nenehnem stanju nestabilnosti. Ta vrsta nestabilnosti se imenuje dinamična nestabilnost in mikrotubule se lahko sestavijo in razstavijo kot odziv na potrebe celic.
Mikrotubuli in citoskeleti celic
Sestavni deli citoskeleta vključujejo elemente iz treh različnih vrst beljakovin - mikrofilamenti, vmesni filamenti in mikrotubule. Najožje od teh beljakovinskih struktur vključuje mikrofilamente, pogosto povezane z miozinom, nitkasto tvorbo beljakovin, ki v kombinaciji z beljakovinskim aktinom (dolga tanka vlakna, ki jih imenujemo tudi "tanka" nitka) pomaga skrčiti mišične celice in zagotoviti togost in oblika do celice.
Mikrofilamenti, majhne palice podobne strukture s povprečnim premerom med 4 do 7 nm, poleg dela, ki ga opravljajo v citoskeletu, prispevajo tudi k celičnemu gibanju. Vmesni filamenti, s povprečnim premerom 10 nm, delujejo kot vezi pri varovanju celičnih organelov in jedra. Prav tako pomagajo celici, da prenese napetost.
Mikrotubule in dinamična nestabilnost
Mikrotubuli se lahko zdijo popolnoma stabilni, vendar so v stalnem toku. V katerem koli trenutku so lahko skupine mikrotubul v procesu raztapljanja, medtem ko so druge v procesu rasti. Ko mikrotubul raste, heterodimeri (protein, sestavljen iz dveh polipeptidnih verig) na koncu mikrotubule dajo pokrovčke, ki se odlepijo, ko se spet skrči za uporabo. Dinamična nestabilnost mikrotubul velja za stabilno stanje v nasprotju s pravim ravnotežjem, ker imajo lastno nestabilnost - premikajo se v obliko in iz nje.
Mikrotubuli, celice in mitotsko vreteno
Delitev celic ni pomembna samo za razmnoževanje življenja, temveč za to, da nove celice ne postanejo stare. Mikrotubuli igrajo pomembno vlogo pri delitvi celic, saj prispevajo k nastanku mitotskega vretena, ki igra vlogo pri migraciji podvojenih kromosomov med anafazo. Kot "makromolekularni stroj" mitotsko vreteno pri ustvarjanju dveh hčerinskih celic loči replicirane kromosome na nasprotne strani.
Polarnost mikrotubul, pri čemer je pritrjeni konec minus, plavajoči konec pa pozitiven, je pomemben in dinamičen element za razvrščanje in namen bipolarnega vretena. Dva pola vretena, izdelana iz struktur mikrotubulov, pomagata zanesljivo ločiti in ločiti podvojene kromosome.
Mikrotubuli dajejo strukturo Cilia in Flagellum
Mikrotubuli prispevajo tudi do delov celice, ki ji pomagajo pri premikanju in so strukturni elementi cilije, centriole in flagele. Na primer moška sperma ima dolg rep, ki ji pomaga doseči želeni cilj, žensko jajčno celico. Imenjen flagellum (množina je flagella), ta dolg, nit podoben repu sega od zunanjosti plazemske membrane, da napaja gibanje celic. Večina celic - v celicah, ki jih imajo - ima na splošno eno do dve flageli. Ko cilije obstajajo na celici, se mnogi od njih širijo po celotni površini zunanje plazemske membrane celic.
Čiliji na celicah, ki povezujejo ženski organizem jajcevodov, na primer pomagajo premikati jajčno celico do usodnega srečanja s semenčico na poti do maternice. Žličke in cilije evkariontskih celic niso strukturno enake tistim, ki jih najdemo v prokariotskih celicah. Biologi, ki so bili zgrajeni z mikrotubuli, imenujejo mikrotubulo "matriko 9 + 2", ker je flagellum ali cilium sestavljen iz devetih parov mikrotubul v obroču, ki v sredini obdaja duet z mikrotubulo.
Za delovanje mikrotubulov so potrebni tubulinski proteini, mesta za sidranje in koordinacijski centri za encimske in druge kemične aktivnosti znotraj celice. V cilijah in flagelah tubulin prispeva k osrednji strukturi mikrotubule, ki vključuje prispevke drugih struktur, kot so dyneinove roke, neksinske povezave in radialni naperi. Ti elementi omogočajo komunikacijo med mikrotubuli in jih držijo skupaj na način, ki je podoben načinu gibanja aktinskih in miozinskih filamentov med krčenjem mišic.
Cilia in Flagellum gibanje
Čeprav sta cilija in flagellum sestavljena iz mikrotubulnih struktur, so načini njihovega premikanja izrazito različni. Posamezen flagellum poganja celico na enak način, ko ribji rep premika ribe naprej, z gibanjem, ki je podoben biku.Par flagella lahko sinhronizira gibanje, da bi poganjal celico naprej, na primer, kako delujeta plavalca, ko plavata prsi.
Čilije, veliko krajše od flagelluma, pokrivajo zunanjo membrano celice. Citoplazma signalizira cilijo, da se usklajeno premika, da poganja celico v smer, v katero mora iti. Tako kot korakajoči zasedbi tudi njihova usklajena gibanja stopijo v korak z istim bobnarjem. Posamezno gibanje cilija ali flagellum deluje kot gibanje enega samega vesla in skozi močan udarec skozi medij poganja celico v smeri, v katero mora iti.
Ta aktivnost se lahko pojavi pri več deset gibih na sekundo, en hod pa lahko vključuje koordinacijo na tisoče cilijev. Pod mikroskopom si lahko ogledate, kako hitro se ciliji odzovejo na ovire v svojem okolju s hitrim spreminjanjem smeri. Biologi še vedno preučujejo, kako se tako hitro odzovejo in še niso odkrili mehanizma komunikacije, po katerem notranji deli celice povedo ciliji in flageli, kako, kdaj in kam iti.
Sistem prevoza celic
Mikrotubuli služijo kot transportni sistem znotraj celice za premikanje mitohondrij, organelov in veziklov skozi celico. Nekateri raziskovalci se sklicujejo na način, kako ta postopek deluje tako, da prirejajo mikrotubule, podobne tekočim trakom, medtem ko drugi raziskovalci navajajo kot sledilni sistem, po katerem se mitohondrije, organele in vezikule premikajo skozi celico.
Kot tovarne energije v celici so mitohondrije strukture ali majhni organi, v katerih se pojavljajo dihanje in proizvodnja energije - oba biokemična procesa. Organele sestavljajo številne majhne, vendar specializirane strukture znotraj celice, vsaka s svojimi funkcijami. Vesilike so majhne vrečke podobne strukture, ki lahko vsebujejo tekočino ali druge snovi, kot je zrak. Obloge iz plazemskih membran tvorijo vezikle, ki nastanejo v obliki kroglične vrečke, zaprte z lipidnim dvoslojem.
Dve glavni skupini motorjev z mikrotubulo
Konstrukcija mikrotubulov v obliki kroglic služi kot tekoči trak, gosenica ali avtocesta za prevoz veziklov, organelov in drugih elementov znotraj celice do mest, ki jih potrebujejo. Motorji mikrotubulov v evkariontskih celicah vključujejo kinezini, ki se premikajo na plus konec mikrotubule - konec, ki raste - in dyneini ki se premikajo na nasprotni ali minus konec, kjer se mikrotubula pritrdi na plazemsko membrano.
Kinezini kot "motorni" proteini premikajo organele, mitohondrije in vezikle vzdolž mikrotubulnih filamentov s pomočjo hidrolize energijske valute celice, adenosin trifosfata ali ATP. Drugi motorni protein, dinin, te strukture vodi v nasprotni smeri po nitkah mikrotubul proti minus koncu celice s pretvorbo kemijske energije, shranjene v ATP. Tako kinezini kot dinineini so beljakovinski motorji, ki se uporabljajo med celično delitvijo.
Nedavne študije kažejo, da ko se dyneinski proteini sprehodijo do konca strani mikrotubula, se tam zberejo, namesto da bi odpadli. Skočijo čez razpon, da se povežejo v drugo mikrotubulko, da tvorijo tisto, kar nekateri znanstveniki imenujejo "astere", ki jih znanstveniki menijo, da je pomemben proces pri tvorbi mitotskega vretena, tako da več mikrotubul v eno konfiguracijo pretvorijo v eno.
Mitotsko vreteno je "nogometno" molekularna struktura, ki vleče kromosome na nasprotne konce, tik preden se celica razcepi, da tvori dve hčerinski celici.
Študije še vedno trajajo
Preučevanje celičnega življenja poteka že od iznajdbe prvega mikroskopa v zadnjem delu 16. stoletja, toda šele v zadnjih nekaj desetletjih je pri celični biologiji prišlo do napredka. Na primer, raziskovalci so motorni protein kinezin-1 odkrili šele leta 1985 z uporabo video-izboljšanega svetlobnega mikroskopa.
Do takrat so motorični proteini obstajali kot razred skrivnostnih molekul, ki jih raziskovalci ne poznajo. Z razvojem tehnologije in nadaljevanjem študij raziskovalci upajo, da se bodo poglobili globoko v celico, da bi izvedeli vse, kar bi se lahko naučili o tem, kako notranje delovanje celice deluje tako nemoteno.