Зміст
- Чому клітинам потрібен цитоскелет?
- Користь цитоскелету для клітин
- Які компоненти складають цитоскелет
- Розмір має значення
- Роль мікротрубочок у цитоскелеті
- Мікротрубочки та рух всередині клітини
- Мікротрубочки та рух клітин
- Роль проміжних ниток в цитоскелеті
- Проміжні нитки та анкерування органели
- Роль мікрофіламентів у цитоскелеті
- Мікрофіламентні проекції
Ви, напевно, вже знаєте, яку роль у вашому житті відіграє ваш власний скелет; це надає вашій структурі тіла та допомагає рухатися.
Без цього ви були б більше схожі на людську краплинку, ніж на рухливу, функціонуючу людину. Як випливає з назви, цитоскелет служить дуже подібним призначенням в прокаріотичних і еукаріотичні клітини.
Ви ніколи не замислювалися про те, що змушує клітини виглядати круглими і не дає їм руйнуватися на стрункі кульки? Або як багато органел всередині клітини організовуються і переміщаються всередині клітини, або як сама клітина подорожує? Клітини покладаються на цитоскелет для всіх цих функцій.
Важливою структурною одиницею цитоскелету є насправді мережа білкових волокон у цитоплазмі, яка надає клітині її форму і дає можливість виконувати важливі функції, такі як рух клітин.
Детальніше про інші органели та функції клітин.
Чому клітинам потрібен цитоскелет?
Хоча деякі люди можуть уявити клітини неструктурованими, потужні мікроскопи, що використовуються в клітинній біології, виявляють, що клітини дуже організовані.
Одним з основних компонентів є життєво важливим для підтримання такої форми та рівня організації: цитоскелет клітини. Білкові нитки, що складають цитоскелет, утворюють мережу волокон через клітину.
Ця мережа надає структурну підтримку плазматичній мембрані, допомагає стабілізувати органели у належному положенні та дозволяє клітині переміщувати вміст навколо, якщо це необхідно. Для деяких типів клітин цитоскелет навіть дає можливість клітині рухатися та подорожувати за допомогою спеціалізованих структур.
Ці форми утворюються з білкових ниток, коли це потрібно для руху клітин.
Послуга, яку цитоскелет надає для формування клітини, має багато сенсу. Подібно до людського скелета, білкова мережа цитоскелетів створює структурну підтримку, яка має вирішальне значення для підтримки цілісності клітини та запобігання її руйнуванню на сусідів.
Для клітин з дуже рідкими мембранами мережа білків, що складають цитоскелет, особливо важлива для зберігання вмісту клітини всередині клітини.
Це називається цілісність мембрани.
Користь цитоскелету для клітин
Деякі високоспеціалізовані клітини також покладаються на цитоскелет для структурної підтримки.
Для цих комірок збереження унікальної форми клітини дає змогу клітині нормально функціонувати. До них належать нейрониабо клітини мозку, які мають круглі клітинні тіла, гіллясті руки, що називаються дендритами та витягнутими хвостами.
Ця характерна клітинна форма дозволяє нейронам сприймати сигнали за допомогою своїх дендритних ручок і передавати ці сигнали через аксонові хвости та в дендрити очікування сусідньої клітини мозку. Ось як мозкові клітини спілкуються між собою.
Також має сенс, що клітини отримують користь від організації, яку дає мережа білкових волокон цитоскелетів. У людському організмі налічується понад 200 типів клітин і загалом близько 30 трильйонів клітин у кожної людини на планеті.
Органели у всіх цих клітинах повинні виконувати найрізноманітніші клітинні процеси, таких як побудова та руйнування біомолекул, вивільнення енергії для використання організмом та проведення безлічі хімічних реакцій, які роблять можливим життя.
Щоб ці функції добре працювали на рівні цілого організму, кожна клітина потребує подібної структури та способу здійснення.
Які компоненти складають цитоскелет
Для виконання цих важливих ролей цитоскелет покладається на три різні типи ниток:
Усі ці волокна настільки нескінченно малі, що вони зовсім непомітні неозброєним оком. Вчені відкрили їх лише після винаходу цього електронний мікроскоп принесли інтер'єр клітини до уваги.
Щоб візуалізувати, наскільки мало цих білкових волокон, корисно зрозуміти поняття цього нанометр, який іноді записується як нм. Нанометри - це одиниці вимірювання так само, як дюйм - одиниця виміру.
Можливо, ви здогадалися з кореневого слова метр що нанометрова одиниця належить до метричної системи, як і сантиметр.
Розмір має значення
Вчені використовують нанометри для вимірювання надзвичайно дрібних речей, таких як атоми та світлові хвилі.
Це тому, що один нанометр дорівнює одній мільярдній частині метра. Це означає, що якби ви взяли вимірювальну палицю, яка дорівнює приблизно 3 футів при перетворенні на американську систему вимірювання, і розбили її на один мільярд рівних штук, одна цільна деталь дорівнювала б одному нанометру.
А тепер уявіть, що ви можете вирізати білкові нитки, що складають цитоскелет клітини, і виміряти їх діаметр через розрізане обличчя.
Кожне волокно вимірювало б діаметр від 3 до 25 нанометрів, залежно від типу нитки. Зрештою, волосся у людини діаметром 75 000 нанометрів. Як бачите, ниток, що складають цитоскелет, неймовірно мало.
Мікротрубочки є найбільшим із трьох волокон цитоскелету, що набирає діаметром від 20 до 25 нанометрів. Проміжні нитки є волокнами цитоскелетів середнього розміру і вимірюють близько 10 нанометрів у діаметрі.
Найменші білкові нитки, виявлені в цитоскелеті, є мікрофіламенти. Ці волокна, що нагадують нитки, вимірюють діаметром від 3 до 6 нанометрів.
У реальному плані це в 25 000 разів менше діаметра волосся середнього віку.
••• Наукові роботиРоль мікротрубочок у цитоскелеті
Мікротрубочки отримують свою назву як від загальної форми, так і від типу білка, який вони містять. Вони є трубчастими і утворюються з повторюваних одиниць альфа- та бета-тубуліну білка полімери пов'язуючи разом.
Детальніше про основні функції мікротрубочок у клітинах.
Якби ви переглядали нитки мікротрубочок під електронним мікроскопом, вони виглядали б як ланцюжки з невеликих білків, скручених разом у щільну спіральну решітку.
Кожна білкова одиниця зв'язується з усіма одиницями навколо неї, утворюючи дуже міцну, дуже жорстку структуру. Насправді мікротрубочки - це найжорсткіший структурний компонент, який можна знайти в клітинах тварин, які не мають клітинних стінок, як це роблять рослинні клітини.
Але мікротрубочки не просто жорсткі. Вони також протистоять силам стиснення та скручування. Ця якість підвищує здатність мікротрубочки підтримувати форму і цілісність клітин навіть під тиском.
Мікротрубочки також дають клітину полярність, що означає, що клітина має дві унікальні сторони, або полюси. Ця полярність є частиною того, що дає можливість клітині організовувати свої компоненти, такі як органели та інші ділянки цитоскелету, оскільки це дає клітині спосіб орієнтувати ці компоненти по відношенню до полюсів.
Мікротрубочки та рух всередині клітини
Мікротрубочки також підтримують рух вмісту клітини всередині клітини.
Мікротрубові нитки утворюють колії, які діють як залізничні колії або магістралі в камері. Транспортери везикул слідуйте за цими слідами для переміщення клітинного вантажу в цитоплазмі. Ці доріжки мають вирішальне значення для видалення небажаного вмісту клітин, наприклад, неправильно складених білків, старих або порушених органел та загарбників хвороб, таких як бактерії та віруси.
Транспортери судин просто слідують правильній мікротрубочці для переміщення цього вантажу до центру переробки клітини лізосома. Там лізосома рятує і повторно використовує одні частини та деградує інші частини.
Система треків також допомагає клітині переміщувати новобудовані біомолекули, такі як білки та ліпіди, з виробничих органел і до місць, де клітина потребує молекули.
Наприклад, транспортери везикули використовують мікротрубочкові сліди для переміщення білків клітинної мембрани з органел до клітинної мембрани.
Мікротрубочки та рух клітин
Тільки деякі клітини можуть використовувати рух клітин для подорожей, і ті, які взагалі покладаються на спеціалізовані рухомі конструкції, виготовлені з мікротрубових волокон.
Сперматозоїд - це, мабуть, найпростіший спосіб візуалізації цих подорожніх клітин.
Як відомо, сперматозоїди трохи схожі на пуголовків з довгими хвостами, або джгутики, яку вони збивають, щоб плисти до місця призначення та запліднити яєчну клітину. Хвіст сперми виготовлений з тубуліну і є прикладом мікротрубочкової нитки, яка використовується для руху клітин.
Ще одна відома рухома структура, яка також відіграє роль у відтворенні, - це війки. Ці волосоподібні рухливі структури вирівнюють маткові труби і використовують махаючий рух для переміщення яйцеклітини по матковій трубі та в матку. Ці війки є мікротрубочковими волокнами.
Роль проміжних ниток в цитоскелеті
Проміжні нитки - це другий тип клітковини, що знаходиться в цитоскелеті. Ви можете зобразити їх як справжній скелет клітини, оскільки їх єдиною роллю є структурна підтримка. Ці білкові волокна містять кератин, який є звичайним білком, який ви можете впізнати з продуктів догляду за тілом.
Цей білок складається з волосся і нігтів людини, а також верхнього шару шкіри. Це також білок, який утворює роги, кігті та копита інших тварин. Кератин дуже міцний і корисний для захисту від пошкоджень.
Основна роль проміжних ниток - це формування матриці структурних білків під Клітинна мембрана. Це як підтримуюча сітка, яка надає клітині структуру і форму. Це також надає клітині певну еластичність, що дозволяє їй гнучко реагувати під стрес.
Проміжні нитки та анкерування органели
Однією з важливих робіт, яку виконують проміжні нитки, є допомога утримувати органели в потрібних місцях всередині клітини. Наприклад, проміжні нитки закріплюють ядро в його належному місці всередині клітини.
Це закріплення має вирішальне значення для клітинних процесів, оскільки різні органели всередині клітини повинні працювати разом, щоб виконувати ці функції клітин. У випадку з ядро, прив’язування цієї важливої органели до матриці цитоскелетів означає, що органели, які покладаються на інструкції ДНК з ядра, щоб виконати свою роботу, можуть легко отримати доступ до цієї інформації за допомогою месенджерів та транспортерів.
Це важливе завдання може бути неможливим, якби ядро не було на якорі, оскільки цим посланцям і транспортерам потрібно було б подорожувати, шукаючи блукаюче ядро через цитоплазму!
Роль мікрофіламентів у цитоскелеті
Мікрофіламенти, також звані актинові нитки, є ланцюгами білків актину, скручених у спіральний стрижень. Цей білок найкраще відомий своєю роллю в м’язових клітинах. Там вони працюють з іншим білком під назвою міозин щоб увімкнути скорочення м'язів.
Що стосується цитоскелету, мікрофіламенти - це не найменші волокна. Вони також є найбільш динамічними. Як і всі цитоскелетні волокна, мікрофіламенти надають клітині структурну підтримку. Через свої унікальні риси мікроволокна мають тенденцію проявлятися на краях клітини.
Динамічний характер актинових ниток означає, що ці білкові волокна можуть швидко змінювати свою довжину, щоб задовольнити мінливі структурні потреби клітини. Це дає можливість клітині змінити свою форму чи розмір або навіть форму спеціальні прогнози які виходять за межі комірки, такі як філоподія, ламеліподія і мікроворсинки.
Мікрофіламентні проекції
Можна уявити філоподія як коміри, що клітина проектує відчути навколишнє середовище, підбирати хімічну підказку і навіть змінювати напрямок клітини, якщо вона рухається. Вчені також іноді називають філоподію мікроскопи.
Філоподія може бути частиною іншого типу спеціальної проекції, ламеліподія. Це структура, що нагадує ноги, що допомагає клітині рухатися та подорожувати.
Мікровілли схожі на крихітні волоски або пальці, якими користується клітина під час дифузії. Форма цих проекцій збільшує площу поверхні, завдяки чому молекули рухаються по мембрані через такі процеси, як поглинання.
Ці пальці виконують також захоплюючу функцію, яку називають цитоплазма потокова.
Це відбувається, коли актинові нитки розчісуються через цитоплазму, щоб тримати її рух. Потік цитоплазми збільшується дифузія і допомагає переміщати потрібні матеріали, як поживні речовини, так і небажані матеріали, такі як відходи та клітинні сміття, по клітці.