Tsütoskelett: määratlus, struktuur ja funktsioon (skeemiga)

Sisu

• Miks vajavad rakud tsütoskeletti?
• Tsütoskeleti eelised rakkudele
• Millised komponendid moodustavad tsütoskeleti
• Suurus loeb
• Mikrotuubulite roll tsütoskeletis
• Mikrotuubulid ja liikumine rakus
• Mikrotuubulid ja rakkude liikumine
• Vahekiudude roll tsütoskeletis
• Vahekiud ja Organelle ankurdamine
• Mikrofilamentide roll tsütoskeletis
• Mikrokiudude projektsioonid

Tõenäoliselt teate juba omaenda luustiku rolli teie elus; see annab teie kehale struktuuri ja aitab teil liikuda.

Ilma selleta oleksite pigem inimese kämp kui liikuv, toimiv inimene. Nagu nimigi ütleb, toimib tsütoskelett prokarüootses ja eukarüootsed rakud.

Kas olete kunagi mõelnud, mis paneb rakud ümmargused välja nägema ja hoiab neid varisemast limaneteks gloobusteks? Või kuidas paljud raku sees olevad organellid raku sees organiseeruvad ja liiguvad või kuidas rakk ise liigub? Rakud toetuvad kõigi nende funktsioonide jaoks tsütoskeletile.

Tsütoskeleti oluline struktuuriüksus on tegelikult tsütoplasmas sisalduvate proteiinikiudude võrk, mis annab rakule kuju ja võimaldab tal täita olulisi funktsioone, näiteks raku liikumist.

Lisateave teiste rakkude organellide ja funktsioonide kohta.

Miks vajavad rakud tsütoskeletti?

Kuigi mõned inimesed võivad rakke ette kujutada struktureerimata, näitavad rakubioloogias kasutatavad võimsad mikroskoobid, et rakud on väga organiseeritud.

Selle kuju ja korralduse taseme säilitamiseks on oluline üks põhikomponent: tsütoskelett raku. Valgufilamendid, mis moodustavad tsütoskeleti, moodustavad raku kaudu kiudude võrgu.

See võrk toetab plasmamembraani struktuuritoetust, aitab stabiliseerida organellid õiges asendis ja võimaldab rakul oma sisu vajadusel ümber segada. Mõne rakutüübi puhul võimaldab tsütoskelett rakul isegi spetsiaalsete struktuuride abil liikuda ja liikuda.

Need moodustuvad valgufilamentidest, kui neid on vaja rakkude liikumiseks.

Teenus, mida tsütoskelett osutab raku vormimiseks, on palju mõtet. Sarnaselt inimese luustikuga loob tsütoskeleti valguvõrk struktuuritoetusi, mis on üliolulised raku terviklikkuse säilitamiseks ja selle naabriteks varisemise vältimiseks.

Väga vedelate membraanidega rakkude puhul on rakusisalduse rakus hoidmiseks eriti oluline tsütoskeleti moodustavate valkude võrk.

Seda nimetatakse membraani terviklikkus.

Tsütoskeleti eelised rakkudele

Mõned väga spetsialiseerunud rakud tuginevad struktuuritoetuseks ka tsütoskeletile.

Nende rakkude puhul võimaldab lahtri ainulaadse kuju säilitamine lahtril korralikult töötada. Need sisaldavad neuronidvõi ajurakud, millel on ümarad rakukehad, hargnenud käed, mida nimetatakse dendrititeks ja välja sirutatud sabad.

See iseloomulik rakukuju võimaldab neuronitel signaale püüda, kasutades nende dendriitvarsi, ja edastada need signaalid läbi nende aksonisaba ja naabruses asuva ajuraku oote-dendritesse. Nii suhtlevad ajurakud omavahel.

Samuti on mõistlik, et rakud saavad kasu organisatsioonist, mille tsütoskeletid proteiinikiudude võrk neile annab. Inimkehas on üle 200 rakutüübi ja planeedi igas inimeses kokku umbes 30 triljonit rakku.

Kõigi nende rakkude organellid peavad läbi viima mitmesuguseid rakuprotsessid, näiteks biomolekulide ehitamine ja lagundamine, keha energia eraldamine kasutamiseks ja hulga elu võimaldavate keemiliste reaktsioonide läbiviimine.

Nende funktsioonide täielikuks toimimiseks kogu organismi tasemel vajab iga rakk sarnast struktuuri ja tegutsemisviisi.

Millised komponendid moodustavad tsütoskeleti

Nende oluliste rollide täitmiseks tugineb tsütoskelett kolmele erinevale filamentide tüübile:

Need kiud on kõik nii lõpmatuseni väikesed, et nad on palja silmaga täiesti nähtamatud. Teadlased avastasid need alles pärast elektronmikroskoop tõi lahtri sisemuse nähtavale.

Selle valgukiudude väikese pildi näitamiseks on kasulik mõista selle proteiini kiude nanomeeter, mida mõnikord kirjutatakse kui nm. Nanomeetrid on mõõtühikud, täpselt nagu toll on mõõtühik.

Oleksite võinud juursõnast arvata meeter et nanomeetri ühik kuulub mõõtesüsteemi, täpselt nagu sentimeeter.

Suurus loeb

Teadlased kasutavad nanomeetreid eriti väikeste asjade, näiteks aatomite ja valguslainete, mõõtmiseks.

Selle põhjuseks on asjaolu, et üks nanomeeter võrdub ühe miljardi meetriga. See tähendab, et kui võtta Ameerika mõõtmissüsteemiks ümberarvestatuna umbes 3 jalga pikkune mõõtmiskepp ja murda see miljardiks võrdseks tükiks, võrdub üks tükk ühe nanomeetriga.

Kujutage nüüd ette, et saaksite lõigata raku tsütoskeleti moodustavaid valgufilamente ja mõõta seda läbimõõt üle lõigatud näo.

Iga kiu läbimõõt oleks 3–25 nanomeetrit, sõltuvalt hõõgniidi tüübist. See tähendab, et inimese juuste läbimõõt on 75 000 nanomeetrit. Nagu näete, on tsütoskeleti moodustavad kiud uskumatult väikesed.

Mikrotuubulid on tsütoskeleti kolmest kiust suurim, nende läbimõõt on 20–25 nanomeetrit. Vahekiud on keskmise suurusega tsütoskeletid ja nende läbimõõt on umbes 10 nanomeetrit.

Väiksemad tsütoskeletis leiduvad valgufilamendid on mikrokiud. Nende niiditaoliste kiudude läbimõõt on kõigest 3–6 nanomeetrit.

Reaalses maailmas on see keskmise inimese juuste läbimõõdust 25 000 korda väiksem.

••• Teadmine

Mikrotuubulite roll tsütoskeletis

Mikrotuubulid saavad oma nime nii üldise kuju kui ka neis sisalduva valgu tüübi järgi. Need on tuubitaolised ja moodustatud korduvatest alfa- ja beeta-tubuliini ühikutest valk polümeerid ühendades.

Lisateave rakkude mikrotuubulite põhifunktsiooni kohta.

Kui vaadata mikrotuubulite filamente elektronmikroskoobi all, näeksid need välja nagu väikeste valkude ahelad, mis on keerutatud tihedaks spiraalvõreks.

Iga valguühik seondub kõigi ümbritsevate ühikutega, tekitades väga tugeva, väga jäiga struktuuri. Tegelikult on mikrotuubulid kõige jäigem struktuurikomponent, mida võite leida loomarakkudest, millel pole rakuseinu, nagu taimerakkudel.

Kuid mikrotuubulid pole lihtsalt jäigad. Samuti peavad nad vastu surve- ja keerdusjõude. See kvaliteet suurendab mikrotuubuli võimet säilitada raku kuju ja terviklikkust isegi rõhu all.

Mikrotuubulid annavad ka raku polaarsus, mis tähendab, et lahtril on kaks ainulaadset külge või poolust. See polaarsus on osa sellest, mis võimaldab rakul organiseerida oma komponente, näiteks tselluloosorganeid ja muid osi, kuna see annab rakule võimaluse nende komponentide orienteerumiseks pooluste suhtes.

Mikrotuubulid ja liikumine rakus

Mikrotuubulid toetavad ka rakusisalduse liikumist rakus.

Mikrotuubuli hõõgniidid moodustavad radasid, mis toimivad nagu raku rööpad või kiirteed. Vesikulaarvedajad järgige neid radu, et rakkude lasti tsütoplasmas ringi liikuda. Need rajad on üliolulised rakusisalduse, näiteks valesti volditud valkude, vanade või purustatud organellide ja patogeenide sissetungijate, näiteks bakterite ja viiruste, eemaldamiseks.

Vesikulaarvedajad järgivad lihtsalt õiget mikrotuubulite rada, et viia see laht raku ringlussevõtu keskusesse lüsosoom. Seal päästab ja taaskasutab lüsosoom mõnda osa ja lagundab teisi osi.

Jälgimissüsteem aitab rakul ka vastvalminud biomolekule, nagu valgud ja lipiidid, viia tootvatest organellidest välja kohtadesse, kuhu rakk vajab molekule.

Näiteks kasutavad vesiikulitransportöörid mikrotuubulite jälgi rakumembraani valkude liikumiseks organellidest rakumembraanile.

Mikrotuubulid ja rakkude liikumine

Ainult mõned lahtrid saavad kasutada rakkude liikumine reisimiseks ja need, mis üldiselt toetuvad mikrotuubulikiududest valmistatud spetsiaalsetele liikuvatele struktuuridele.

Spermarakk on ilmselt kõige lihtsam viis nende rändrakkude visualiseerimiseks.

Nagu teate, näevad spermarakud natuke välja nagu pikkade sabadega ebanahad, või flagella, mida nad piitsutavad, et ujuda sihtkohta ja munaraku viljastamiseks. Sperma saba on valmistatud tubuliinist ja see on näide mikrotuubuli hõõgniidist, mida kasutatakse rakkude liikumiseks.

Reproduktsioonis mängib rolli ka teine ​​tuntud liikumisstruktuur cilia. Need karvased liikuvad struktuurid joondavad munajuhasid ja viivad liikumist muna viimiseks munajuha kaudu emakasse. Need tsiliaadid on mikrotuubulid.

Vahekiudude roll tsütoskeletis

Vahekiud on tsütoskeletis leiduvad teist tüüpi kiud. Saate neid kujutada kui lahtri tõelist luustikku, kuna nende ainus roll on struktuuriline tugi. Need valgukiud sisaldavad keratiin, mis on tavaline valk, mida võite kehahooldustoodetest ära tunda.

See valk moodustab nii juuste ja küünte kui ka naha pealmise kihi. See on ka valk, mis moodustab teiste loomade sarved, küünised ja kabjad. Keratiin on väga tugev ja kasulik kahjustuste eest kaitsmiseks.

Vahekiudude peamine roll on strukturaalsete valkude maatriksi moodustumine plaadi alla rakumembraan. See on nagu toetav võrk, mis annab rakule struktuuri ja kuju. Samuti annab see rakule teatud elastsuse, võimaldades sellel stressi all paindlikult reageerida.

Vahekiud ja Organelle ankurdamine

Vahekiudude üks oluline töö on aidata organellide hoidmist raku õiges kohas. Näiteks ankurdavad vahekiud tuuma õiges kohas rakus.

See kinnitus on rakuprotsesside jaoks ülioluline, kuna rakuse erinevad organellid peavad nende rakufunktsioonide täitmiseks koos töötama. Kui tegemist on: tuum, tähendab selle olulise organeli sidumine tsütoskeleti maatriksiga seda, et organellid, kes toetuvad oma töö tegemisel tuuma DNA juhistele, pääsevad sellele teabele hõlpsalt juurde käskjalad ja transporterid abil.

See oluline ülesanne võib osutuda võimatuks, kui tuum ankurdatakse, kuna need käskjalad ja transportijad peaksid ringi liikuma, otsides läbi eksleva tuuma tsütoplasmas!

Mikrofilamentide roll tsütoskeletis

Mikrokiud, mida nimetatakse ka aktiini hõõgniidid, on spiraalvardasse keeratud aktiini valkude ahelad. See valk on kõige paremini tuntud oma rolli tõttu lihasrakkudes. Seal töötavad nad teise valguga, mida nimetatakse müosiin lihaste kontraktsiooni võimaldamiseks.

Kui tegemist on tsütoskeletiga, siis mikrofilamendid pole just kõige väiksemad kiud. Nad on ka kõige dünaamilisemad. Nagu kõik tsütoskeleti kiud, annavad mikrofilamendid rakule struktuurse toe. Oma ainulaadsete omaduste tõttu kipuvad mikrokiud ilmnema raku servades.

Aktiini filamentide dünaamiline olemus tähendab, et need valgukiud võivad kiiresti muuta oma pikkust, et rahuldada raku muutuvaid struktuurseid vajadusi. See võimaldab rakul muuta oma kuju või suurust või isegi vormi eriprojektsioonid mis ulatuvad lahtrist välja, näiteks filopodia, lamellipodia ja mikrovillid.

Mikrokiudude projektsioonid

Võite ette kujutada filopodia kui arvatakse, et rakk proovib tajuda ümbritsevat keskkonda, võtab vastu keemilisi näpunäiteid ja muudab isegi raku suunda, kui see liigub. Teadlased nimetavad mõnikord ka filopodiat mikropraod.

Filopodia võib moodustada osa teist tüüpi spetsiaalsest projektsioonist, lamellipodia. See on jalakujuline struktuur, mis aitab rakul liikuda ja liikuda.

Mikrovillid on nagu pisikesed karvad või sõrmed, mida rakk difusiooni ajal kasutab. Nende eendite kuju suurendab pindala, nii et molekulidel on rohkem ruumi membraani kaudu liikumiseks selliste protsesside kaudu nagu imendumine.

Need sõrmed täidavad ka põnevat funktsiooni, mida nimetatakse tsütoplasma voogesitus.

See tekib siis, kui aktiini filamendid kammivad läbi tsütoplasma, et hoida seda liikumas. Tsütoplasma voogesitus hoogustub difusioon ja aitab soovitud materjale, näiteks toitaineid, ja soovimatuid materjale, näiteks jäätmeid ja rakujääke, rakus ringi viia.