Cytoskeletskarakteristika, funktioner, struktur og komponenter

den cytoskelet Det er en cellulær struktur sammensat af filamenter. Det er spredt gennem cytoplasma, og dets funktion er hovedsagelig støtte, for at opretholde arkitekturen og den cellulære form. Strukturelt består den af ​​tre typer fibre, klassificeret efter deres størrelse.

Disse er actinfibrene, de mellemliggende filamenter og mikrotubuli. Hver enkelt giver en bestemt ejendom til netværket. Det cellulære interiør er et miljø, hvor forskydning og transit af materialer forekommer. Cytoskelettet medierer disse intracellulære bevægelser.

For eksempel er organeller - såsom mitokondrier eller Golgi-apparatet - statiske i det cellulære miljø; de bevæger sig ved hjælp af cytoskelettet som en måde.

Skønt cytoskelet klart overgår i eukaryote organismer, er der rapporteret en analog struktur i prokaryoter.

indeks

• 1 Generelle egenskaber
• 2 funktioner
  • 2.1 form
  • 2.2 Bevægelse og celleforbindelser
• 3 Struktur og komponenter
  • 3.1 Filamenter af actin
  • 3.2 Mellemliggende filamenter
  • 3.3 mikrotubuli
• 4 Andre implikationer af cytoskelettet
  • 4.1 i bakterier
  • 4.2 I kræft
• 5 referencer

Generelle egenskaber

Cytoskelettet er en ekstremt dynamisk struktur, der repræsenterer en "molekylær stillads". De tre typer af filamenter, der udgør den, er gentagne enheder, som kan danne meget forskellige strukturer, afhængigt af den måde, hvorpå disse grundlæggende enheder kombineres.

Hvis vi ønsker at skabe en analogi med det menneskelige skelet, er cytoskelettet tilsvarende det benede system og desuden til det muskulære system.

Men de er ikke identiske med en knogle, fordi komponenterne kan samles og desintegreres, hvilket giver mulighed for forandringer og giver plasticitet til cellen. Cikoskelets komponenter er ikke opløselige i vaske- og rengøringsmidler.

funktioner

form

Som navnet antyder, er cytoskelets "intuitive" funktion at tilvejebringe stabilitet og form til cellen. Når filamenterne kombineres i dette indviklede netværk, giver det cellen ejendommen til at modstå deformation.

Uden denne struktur ville cellen ikke kunne opretholde en bestemt form. Det er imidlertid en dynamisk struktur (i modsætning til det menneskelige skelet), som giver cellerne ejendommen til at ændre form.

Bevægelse og celleforbindelser

Mange af de cellulære komponenter er forbundet med dette netværk af fibre dispergeret i cytoplasmaen, hvilket bidrager til deres rumlige arrangement.

En celle ligner ikke en bouillon med forskellige elementer flydende adrift; det er heller ikke en statisk enhed. Tværtimod er det en organiseret matrix med organeller placeret i bestemte zoner, og denne proces sker takket være cytoskeletten.

Cytoskelettet er involveret i bevægelsen. Dette sker takket være motoriske proteiner. Disse to elementer kombinerer og tillader forskydninger i cellen.

Det deltager også i fagocytose processen (proces, hvor en celle indfanger en partikel fra det eksterne miljø, som måske eller ikke er mad). 

Cytoskelettet tillader at forbinde cellen med sit ydre miljø, fysisk og biokemisk. Denne forbindelsesrolle er hvad der tillader dannelsen af ​​væv og celleforbindelser.

Struktur og komponenter

Cytoskelettet består af tre forskellige typer filamenter: actin, mellemfilamenter og mikrotubuli.

På nuværende tidspunkt foreslås en ny kandidat som en fjerde streng af cytoskelet: septina. I det følgende beskrives hver af disse dele i detaljer:

Actin filamenter

Actinfilamenterne har en diameter på 7 nm. De er også kendt som mikrofilamenter. De monomerer, der udgør filamenterne, er ballonformede partikler.

Selv om de er lineære strukturer, har de ikke en "bar" form: de roterer på deres akse og ligner en propel. De er knyttet til en række specifikke proteiner, der regulerer deres adfærd (organisation, placering, længde). Der er mere end 150 proteiner, der er i stand til at interagere med actin.

Ekstremerne kan differentieres; den ene hedder plus (+) og den anden minus (-). Ved disse ekstremer kan filamentet vokse eller blive forkortet. Polymerisationen er mærkbart hurtigere i det yderste ekstreme; For at polymerisere skal forekomme, er ATP påkrævet.

Actin kan også være en monomer og være fri i cytosol. Disse monomerer er bundet til proteiner, der forhindrer deres polymerisering.

Actin filament funktioner

Actin filamenter har en rolle i forbindelse med cellebevægelse. De tillader forskellige celletyper, både unicellulære og multicellulære organismer (et eksempel er cellerne i immunsystemet), at bevæge sig i deres omgivelser.

Actin er kendt for sin rolle i muskelkontraktion. Sammen med myosin er de grupperet i sarkomerer. Begge strukturer gør denne ATP-afhængige bevægelse mulig.

Mellemliggende filamenter

Den omtrentlige diameter af disse filamenter er 10 μm; dermed navnet "mellemliggende". Dens diameter er mellemprodukt med hensyn til de to andre komponenter i cytoskelettet.

Hver filament er struktureret som følger: et ballonformet hoved ved N-terminalen og en hale med en lignende form ved terminalkulet. Disse ender er forbundet med hinanden ved en lineær struktur dannet af alfa-helixer.

Disse "reb" har globulære hoveder, der har form af vikling med andre mellemliggende filamenter, hvilket skaber tykkere interlaced elementer.

De mellemliggende filamenter er placeret gennem celle-cytoplasma. De strækker sig til membranen og er ofte fastgjort til den. Disse filamenter findes også i kernen, der danner en struktur kaldet "atomark".

Denne gruppe er klassificeret i mellemliggende filament undergrupper:

- Keratin filamenter.

- Filamenter af vimentin.

- neurofilament.

- Kerneark.

Funktion af de mellemliggende filamenter

De er ekstremt stærke og resistente elementer. Faktisk, hvis vi sammenligner dem med de to andre filamenter (actin og mikrotubuli), får de mellemliggende filamenter stabilitet.

Takket være denne egenskab er dens hovedfunktion mekanisk modstandsdygtig mod cellulære ændringer. De findes rigeligt i celletyper, der gennemgår konstant mekanisk stress; for eksempel i nerve-, epitel- og muskelceller.

I modsætning til de to andre komponenter i cytoskelettet kan mellemliggende filamenter ikke samles og anbringes ved deres polære ender.

De er stive strukturer (for at kunne opfylde deres funktion: mobil understøttelse og mekanisk reaktion på stress) og samlingen af ​​filamenterne er en phosphoryleringsafhængig proces.

De mellemliggende filamenter danner strukturer kaldet desmosomer. Sammen med en række proteiner (cadheriner), er disse komplekser skabt, der danner bindingerne mellem celler.

mikrotubuli

Mikrotubuli er hule elementer. De er de største filamenter, der udgør cytoskeletten. Diameteren af ​​mikrotubuli i dens indre del er omkring 25 nm. Længden er ret variabel inden for området 200 nm til 25 μm.

Disse filamenter er uundværlige i alle eukaryote celler. De fremkommer (eller er født) fra små strukturer kaldet centrosomer, og strækker sig derfra til kanterne af cellen, i modsætning til de mellemliggende filamenter, der strækker sig gennem det cellulære miljø.

Mikrotubuli udgøres af proteiner kaldet tubuliner. Tubulin er en dimer dannet af to underenheder: a-tubulin og β-tubulin. Disse to monomerer er bundet af ikke-kovalente bindinger.

Et af dets mest relevante egenskaber er evnen til at vokse og forkorte, at være ret dynamiske strukturer, som i actinfilamenter.

De to ender af mikrotubuli kan differentieres fra hinanden. Derfor siges det, at der i disse filamenter er en "polaritet". Ved hver ende, der kaldes mere positiv og mindre eller negativ, opstår selvforsamlingsprocessen.

Denne proces med samling og nedbrydning af filamentet giver anledning til et fænomen med "dynamisk ustabilitet".

Microtubule funktion

Mikrotubuli kan danne meget forskellige strukturer. De deltager i processerne i celledeling, der danner den mitotiske spindel. Denne proces hjælper hver dattercelle med et lige antal kromosomer.

De danner også de pisklignende appendages, der anvendes til mobilitet af celler, såsom cilia og flagella.

Mikrotubuli tjener som veje eller "veje", hvor forskellige proteiner, der har en transportfunktion, bevæger sig. Disse proteiner er klassificeret i to familier: kinesiner og dyneiner. De kan rejse lange afstande inden i cellen. Transport over korte afstande sker normalt på actin.

Disse proteiner er "fodgængere" af veje dannet af mikrotubuli. Dens bevægelse ligner en god tur på mikrotubuli.

Transport involverer bevægelse af forskellige typer af elementer eller produkter, såsom vesikler. I nerveceller er denne proces velkendt, fordi neurotransmittere frigives til vesikler.

Mikrotubuli deltager også i mobiliseringen af ​​organeller. Især Golgi-apparatet og det endosplasmiske retikulum er afhængige af disse filamenter for at tage deres rette position. I fravær af mikrotubuli (i eksperimentelt muterede celler) ændrer disse organeller mærkbart deres position.

Andre implikationer af cytoskelettet

I bakterier

I de foregående afsnit blev cytoskelettet af eukaryoter beskrevet. Prokaryoter har også en lignende struktur og har komponenter analoge med de tre fibre, der udgør den traditionelle cytoskelet. Til disse filamenter tilføjer vi en af ​​vores egne tilhørende bakterier: MinD-ParA-gruppen.

Funktionerne af cytoskelet i bakterier svarer meget til de funktioner, de opfylder i eukaryoter: støtte, celledeling, vedligeholdelse af celleform, blandt andre.

I kræft

Klinisk har komponenterne i cytoskelettet været forbundet med cancer. Da de intervenerer i divisionens processer, betragtes de som "mål" for at kunne forstå og angribe ukontrolleret celleudvikling.

referencer

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Væsentlig cellebiologi. Garland Science.
2. Fletcher, D. A., & Mullins, R. D. (2010). Cellemekanik og cytoskelet. natur, 463(7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Cytoskelet og cancer. Kræft og metastaser Anmeldelser, 28(1-2), 5-14.
4. Moseley, J. B. (2013). Et udvidet billede af det eukaryote cytoskelet. Molekylærbiologi af cellen, 24(11), 1615-1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemi. Grundlag for medicin og biovidenskab. Jeg vendte om.
6. Shih, Y. L., & Rothfield, L. (2006). Den bakterielle cytoskelet. Mikrobiologi og Molekylærbiologi Anmeldelser, 70(3), 729-754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Human fysiologi, en integreret tilgang. Pan American Medical 4. udgave. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Imaging cytoskelet komponenter ved elektronmikroskopi. i Cytoskeletmetoder og protokoller (s. 187-06). Humana Press.