CYTOSKELET: EGENSKABER, FUNKTIONER OG STRUKTUR - BIOLOGI - 2025

Den cytoskelettet er en cellestruktur består af filamenter. Det er spredt over hele cytoplasmaet, og dets funktion er hovedsageligt understøttende for at opretholde cellearkitektur og form. Strukturelt består det af tre typer fibre, klassificeret efter deres størrelse.

Disse er actinfibre, mellemliggende filamenter og mikrotubuli. Hver enkelt giver en bestemt egenskab til netværket. Celleinteriøret er et miljø, hvor forskydning og transit af materialer finder sted. Cytoskelettet formidler disse intracellulære bevægelser.

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

Selvom cytoskelettet tydeligt dominerer i eukaryote organismer, er en analog struktur rapporteret i prokaryoter.

Generelle karakteristika

Cytoskelettet er en ekstremt dynamisk struktur, der repræsenterer et "molekylært stillads". De tre filamenter, der udgør det, er gentagne enheder, der 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, svarer cytoskelettet til knoglesystemet og desuden muskelsystemet.

De er imidlertid ikke identiske med knogler, da komponenterne kan samles og desintegreres, hvilket muliggør formændringer og giver celleplasticiteten. Komponenterne i cytoskelettet er ikke opløselige i vaskemidler.

Funktioner

Form

Som navnet antyder er den "intuitive" funktion af cytoskelettet at give stabilitet og form til cellen. Når filamenterne kombineres i dette indviklede netværk, giver det cellen egenskaben af ​​at modstå deformation.

Uden denne struktur ville cellen ikke være i stand til at opretholde en bestemt form. Det er imidlertid en dynamisk struktur (i modsætning til det menneskelige skelet), der giver celler egenskaben af ​​at ændre form.

Cellebevægelse og kryds

Mange af de cellulære komponenter er knyttet til dette netværk af fibre, der er spredt i cytoplasmaet, hvilket bidrager til deres rumlige arrangement.

En celle ligner ikke en suppe med forskellige elementer, der flyder adrift; det er heller ikke en statisk enhed. Det er snarere en organiseret matrix med organeller placeret i specifikke områder, og denne proces sker takket være cytoskelettet.

Cytoskelettet er involveret i bevægelse. Dette sker takket være motoriske proteiner. Disse to elementer kombineres og tillader bevægelse inden i cellen.

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

Cytoskelettet giver cellen mulighed for at oprette forbindelse til dets ydre miljø, fysisk og biokemisk. Denne forbindelsesrolle er det, der tillader dannelse af væv og cellekryds.

Struktur og komponenter

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

En ny kandidat foreslås i øjeblikket som en fjerde streng af cytoskele: septin. Hver af disse dele er beskrevet detaljeret nedenfor:

Actin-filamenter

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

Selv om det er lineære strukturer, er de ikke formet som en "bjælke": de roterer på deres akse og ligner en helix. 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.

Ekstreme kan differentieres; det ene kaldes plus (+) og det andet minus (-). I disse ender kan glødetråden vokse eller forkorte. Polymerisation er markant hurtigere i plusenden; For at polymerisation skal ske, kræves ATP.

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

Funktioner af actinfilamenter

Actinfilamenter har en rolle, der er relateret til cellebevægelse. De tillader forskellige celletyper, både encellede og multicellulære organismer (et eksempel er cellerne i immunsystemet), at bevæge sig i deres miljøer.

Actin er kendt for sin rolle i muskelkontraktion. Sammen med myosin grupperer de sig i sarkomerer. Begge strukturer muliggør en sådan ATP-afhængig bevægelse.

Mellemtråd

Den omtrentlige diameter af disse filamenter er 10 um; deraf navnet "mellemliggende". Dets diameter er mellemliggende med hensyn til de to andre komponenter i cytoskelettet.

Hvert glødetråd er struktureret som følger: et ballonformet hoved ved N-terminalen og en lignende formet hale ved carbonterminalen. Disse ender er forbundet til hinanden af ​​en lineær struktur, der består af alfa-helixer.

Disse "strenge" har kuglehoveder, der har egenskaben til at afvikle med andre mellemliggende filamenter, hvilket skaber tykkere sammenflettede elementer.

Mellemliggende filamenter er placeret overalt i cellecytoplasmaet. De strækker sig til membranen og er ofte fastgjort til den. Disse filamenter findes også i kernen og danner en struktur kaldet "kernelamina".

Denne gruppe klassificeres igen til undergrupper af mellemliggende filamenter:

- Keratinfilamenter.

- Vimentin-filamenter.

- Neurofilamenter.

- Atomark.

Mellemfilamenternes rolle

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

Takket være denne egenskab er dens vigtigste funktion mekanisk og modstår cellulære ændringer. De findes rigeligt i celletyper, der oplever konstant mekanisk stress; for eksempel i nerve-, epitel- og muskelceller.

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

Det er stive strukturer (for at være i stand til at udføre deres funktion: celleunderstøtning og mekanisk reaktion på stress) og samlingen af ​​filamenterne er en proces, der er afhængig af phosphorylering.

De mellemliggende filamenter danner strukturer kaldet desmosomes. Sammen med en række proteiner (cadheriner) dannes disse komplekser, der danner forbindelserne mellem celler.

mikrotubuli

Mikrotubuli er hule elementer. De er de største filamenter, der udgør cytoskelettet. Mikrotubulernes diameter i dens indre del er ca. 25 nm. Længden er ret variabel inden for området fra 200 nm til 25 um.

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

Mikrotubuli består af proteiner, der kaldes tubuliner. Tubulin er en dimer, der består af to underenheder: α-tubulin og β-tubulin. Disse to monomerer er forbundet med ikke-kovalente bindinger.

En af dens mest relevante egenskaber er evnen til at vokse og forkorte, idet det er ret dynamiske strukturer, som i actinfilamenter.

De to ender af mikrotubulierne kan differentieres fra hinanden. Af denne grund siges det, at der i disse filamenter er en "polaritet". Ved hver ekstrem - kaldet plus p-positiv og minus eller negativ - opstår processen med selvsamling.

Denne fremgangsmåde til samling og nedbrydning af glødetråden giver anledning til et fænomen med "dynamisk ustabilitet".

Mikrotubulusfunktion

Mikrotubulier kan danne meget forskellige strukturer. De deltager i processerne ved celledeling og danner den mitotiske spindel. Denne proces hjælper hver dattercelle med at have et lige så stort antal kromosomer.

De danner også piskelignende vedhæng, der bruges til cellemobilitet, såsom cilia og flagella.

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

Disse proteiner er "fodgængere" på mikrotubulære veje. Dens bevægelse ligner en tur på mikrotubulien.

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

Mikrotubuli deltager også i organellmobilisering. Især afhænger Golgi-apparatet og det endosplasmatiske retikulum af disse filamenter for at tage deres rette position. I fravær af mikrotubuli (i eksperimentelt muterede celler) ændrer disse organeller markant deres position.

Andre implikationer af cytoskelettet

I bakterier

I de foregående sektioner blev cytoskelettet af eukaryoter beskrevet. Prokaryoter har også en lignende struktur og har komponenter analoge med de tre fibre, der udgør det traditionelle cytoskelet. Til disse filamenter tilføjes en af ​​sine egne, der hører til bakterier: MinD-ParA-gruppen.

Cytoskeletets funktioner i bakterier ligner de funktioner, de udfører i eukaryoter: understøttelse, celledeling, opretholdelse af celleform, blandt andre.

I kræft

Klinisk har komponenter af cytoskelettet været forbundet med kræft. Da de griber ind i delingsprocesserne, betragtes de som "mål" for at 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, DA, & Mullins, RD (2010). Cellemekanik og cytoskelettet. Nature, 463 (7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Cytoskelettet og kræft. Cancer and Metastasis Reviews, 28 (1-2), 5–14.
4. Moseley, JB (2013). Et udvidet billede af det eukaryote cytoskelet. Molekylærbiologi i cellen, 24 (11), 1615–1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemi. Grundlæggende oplysninger om medicin og biovidenskab. Jeg vendte om.
6. Shih, YL, & Rothfield, L. (2006). Bakteriecytoskelettet. Anmeldelser af mikrobiologi og molekylærbiologi, 70 (3), 729–754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Human fysiologi, en integreret tilgang. Panamerikansk medicinsk. 4. udgave. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Afbildning af cytoskeletkomponenter ved hjælp af elektronmikroskopi. I cytoskeletmetoder og -protokoller (s. 187–06). Humana Press.