Sadržaj
- Zašto ćelijama treba citoskelet?
- Prednosti citoskeleta za stanice
- Koje komponente čine citoskelet
- Veličina je bitna
- Uloga mikrotubula u citoskeletu
- Mikrotubule i kretanje unutar stanice
- Mikrotubule i kretanje stanica
- Uloga intermedijarnih filamenata u citoskeletu
- Intermedijarni filamenti i sidrenje Organelle
- Uloga mikrofilamenata u citoskeletu
- Projekcije mikrofilamenta
Vjerojatno već znate ulogu koju vaš vlastiti kostur igra u vašem životu; pruža vašu tjelesnu strukturu i pomaže vam da se krećete.
Bez njega, više biste ličili na ljudsku mrlju nego na pokretnu, funkcionalnu osobu. Kao što mu ime kaže, citoskelet služi vrlo sličnoj svrsi u prokariotskim i eukariotske stanice.
Jeste li se ikad zapitali zbog čega ćelije izgledaju okruglo i sprečava ih da se sruše na vitke kugle? Ili kako se mnogo organela unutar stanice organizira i kreće unutar nje ili kako sama ćelija putuje? Stanice se oslanjaju na citoskelet za sve ove funkcije.
Važna strukturna jedinica citoskeleta je zaista mreža proteinskih vlakana u citoplazmi koja daje stanici svoj oblik i omogućava joj obavljanje važnih funkcija, poput kretanja stanica.
Pročitajte više o ostalim staničnim organelama i funkcijama.
Zašto ćelijama treba citoskelet?
Dok neki ljudi mogu zamisliti stanice kao nestrukturirane, snažni mikroskopi koji se koriste u staničnoj biologiji otkrivaju da su stanice vrlo organizirane.
Jedna glavna komponenta od vitalne je važnosti za održavanje ovog oblika i razine organizacije: citoskelet ćelije. Proteinski filamenti koji čine citoskelet formiraju mrežu vlakana kroz stanicu.
Ova mreža daje strukturnu potporu plazma membrani, pomaže stabilizirati organele u pravilnom položaju i omogućuje ćeliji da premješta svoj sadržaj po potrebi. Za neke vrste ćelija citoskelet čak omogućava da se stanica kreće i putuje koristeći specijalizirane strukture.
Oni se formiraju iz proteinskih filamenata kad su potrebni za staničnu lokomociju.
Usluga koju citoskelet pruža za oblikovanje stanice ima puno smisla. Kao i ljudski kostur, mreža proteina citoskeleta stvara strukturnu potporu koja je ključna za održavanje integriteta stanice i sprečavanje propadanja u susjedstvo.
Za stanice s vrlo tekućim membranama, mreža proteina koji čine citoskelet posebno je važna za zadržavanje staničnog sadržaja unutar stanice.
Ovo se zove integritet membrane.
Prednosti citoskeleta za stanice
Neke visoko specijalizirane stanice također se oslanjaju na citoskelet za strukturnu potporu.
Za ove ćelije održavanje jedinstvenog oblika ćelije omogućava joj da pravilno funkcionira. Oni uključuju neuroniili moždane stanice s okruglim staničnim tijelima, granastim krakovima koji se nazivaju dendriti i ispruženim repovima.
Ovaj karakteristični ćelijski oblik omogućuje neuronima da hvataju signale pomoću svojih dendrita i prenose te signale kroz aksonove repove i u dendrite koji čekaju u susjednoj stanici mozga. Ovako stanice mozga međusobno komuniciraju.
Također ima smisla da stanice imaju koristi od organizacije koju im daje mreža proteina citoskeleta. U ljudskom tijelu postoji preko 200 vrsta stanica i ukupno oko 30 trilijuna stanica u svakom čovjeku na planeti.
Organele u svim tim stanicama moraju imati veliku raznolikost stanični procesi, poput izgradnje i razgradnje biomolekula, oslobađanje energije za korištenje tijela i provođenje mnoštva kemijskih reakcija koje omogućavaju život.
Da bi ove funkcije dobro djelovale na razini cijelog organizma, svakoj ćeliji je potrebna slična struktura i način na koji mogu postupiti.
Koje komponente čine citoskelet
Za obavljanje tih važnih uloga, citoskelet se oslanja na tri različite vrste niti:
Sva su ta vlakna toliko beskonačno mala da su golim okom potpuno nevidljiva. Znanstvenici su ih otkrili tek nakon pronalaska časopisa elektronski mikroskop dovela u obzir unutrašnjost ćelije.
Da biste vizualizirali koliko su ta proteinska vlakna mala, korisno je razumjeti koncept nanometar, koji se ponekad piše kao nm. Nanometri su mjerne jedinice baš kao što je inčni mjerni jedinica.
Možda ste pogodili iz korijenske riječi metar da nanometrska jedinica pripada metričkom sustavu, baš kao što to čini centimetar.
Veličina je bitna
Znanstvenici koriste nanometre za mjerenje izuzetno malih stvari, poput atoma i svjetlosnih valova.
To je zato što je jedan nanometar jednak milijardi metra. To znači da ako biste uzeli mjerni štap, koji je dugačak približno 3 metra, pretvoreni u američki mjerni sustav, i slomili ga na milijardu jednakih komada, jedan bi komad bio jednak nanometar.
Zamislite da biste mogli izrezati proteinske niti iz citoskeleta stanice i izmjeriti promjer preko odsječenog lica.
Svako vlakno mjerilo bi promjera između 3 i 25 nanometara, ovisno o vrsti niti. Za primjer, ljudska kosa je promjera 75 000 nanometara. Kao što vidite, vlakna koja čine citoskelet su nevjerojatno mala.
Mikrotubulc najveće su od tri vlakna citoskeleta, skupljaju se u promjeru od 20 do 25 nanometara. Intermedijarni filamenti su vlakna citoskeleta srednje veličine i mjere u promjeru oko 10 nanometara.
Najmanji proteinski filamenti nalaze se u citoskeletu mikrofilamenti, Ta vlakna slična nitima promjera su samo 3 do 6 nanometara.
U stvarnom smislu, to je čak 25.000 puta manje od promjera prosječne ljudske dlake.
••• ZnanjeUloga mikrotubula u citoskeletu
Mikrotubule dobivaju ime po općem obliku i vrsti proteina koji sadrže. Oni su nalik na cijevi i formirani su od ponavljajućih jedinica alfa- i beta-tubulina protein polimeri povezujući se.
Pročitajte više o glavnoj funkciji mikrotubula u stanicama.
Ako biste pogledali vlakna mikrotubula pod elektronskim mikroskopom, oni bi izgledali kao lanci malih proteina upletenih zajedno u usku spiralnu rešetku.
Svaka proteinska jedinica veže se sa svim jedinicama oko sebe, stvarajući vrlo jaku, vrlo krutu strukturu. U stvari, mikrotubule su najčvršća strukturna komponenta koju možete pronaći u životinjskim stanicama, a koje nemaju stanične stijenke kao biljne stanice.
Ali mikrotubule nisu samo krute. Također se odupiru silama kompresije i uvijanja. Ova kvaliteta povećava sposobnost mikrotubule da održava oblik i cjelovitost stanica, čak i pod pritiskom.
Mikrotubuli također daju stanicu polaritet, što znači da ćelija ima dvije jedinstvene strane ili polove. Taj je polaritet dio onoga što ćeliji može organizirati svoje komponente, poput organela i drugih dijelova citoskeleta, jer daje stanici način da se usmjeri prema tim komponentama u odnosu na polove.
Mikrotubule i kretanje unutar stanice
Mikrotubule također podržavaju kretanje sadržaja stanice unutar stanice.
Vlakna od mikrotubula stvaraju tračnice, koje djeluju poput željezničkih pruga ili autocesta u ćeliji. Transporteri mjehurića slijedite ove tragove za pomicanje staničnog tereta u citoplazmi. Ove su pločice ključne za uklanjanje neželjenih staničnih sadržaja poput pogrešno savijenih proteina, starih ili razbijenih organela i napadača patogena, poput bakterija i virusa.
Transporteri brodova jednostavno slijede pravilan trag mikrotubule da bi prevezli taj teret u centar za reciklažu ćelije, lizosoma, Ondje se lizozom odreže i ponovo iskoristi neke dijelove, a ostale dijelove razgradi.
Trag sustav također pomaže stanici da premjesti novoizgrađene biomolekule, poput proteina i lipida, iz proizvodnih organela i na mjesta koja ćelija treba molekulama.
Na primjer, prijenosnici vezikula koriste mikrotubularne tragove za pomicanje proteina stanične membrane iz organela do stanične membrane.
Mikrotubule i kretanje stanica
Samo neke stanice mogu koristiti stanična lokomocija na putovanja, i one koje se uglavnom oslanjaju na specijalizirane pokretne strukture načinjene od vlakana mikrotubula.
Sperma je vjerojatno najlakši način za vizualizaciju tih putnih stanica.
Kao što znate, stanice sperme pomalo liče na pupoljke s dugim repovima, ili bičevima, koju biče kako bi otplivali do odredišta i oplodili jajnu ćeliju. Rep sperme je napravljen od tubulina i primjer je mikrotubulne niti koja se koristi za staničnu lokomociju.
Još jedna dobro poznata pokretna struktura također igra ulogu u reprodukciji cilija, Ove pokretne strukture nalik na dlaku usmjeravaju jajovode i koriste se valovitim pokretom za pomicanje jajašca kroz jajovod i u maternicu. Ove cilije su vlakna mikrotubula.
Uloga intermedijarnih filamenata u citoskeletu
Međusrednji filamenti su druga vrsta vlakana koja se nalaze u citoskeletu. Možete ih zamisliti kao pravi kostur stanice jer je njihova jedina uloga strukturna podrška. Ta proteinska vlakna sadrže keratin, koji je uobičajeni protein koji možete prepoznati iz proizvoda za njegu tijela.
Ovaj protein čini ljudsku kosu i nokte kao i gornji sloj kože. To je također protein koji tvori rogove, kandže i kopita drugih životinja. Keratin je vrlo jak i koristan za zaštitu od oštećenja.
Glavna uloga intermedijarnih filamenata je stvaranje matriksa strukturnih proteina ispod stanična membrana, To je poput potporne mreže koja ćeliji daje strukturu i oblik. Ona također daje određenu elastičnost stanici, omogućavajući joj fleksibilnu reakciju pod stresom.
Intermedijarni filamenti i sidrenje Organelle
Jedan od važnih poslova koji obavljaju srednja vlakna je pomoć pri držanju organela na pravim mjestima u ćeliji. Na primjer, srednji filamenti učvršćuju jezgru na svom mjestu unutar stanice.
To sidrenje ključno je za stanične procese, jer razni organeli unutar stanice moraju raditi zajedno da bi izvršili te funkcije stanica. U slučaju jezgra, povezivanje ove važne organele na matricu citoskeleta znači da organele koje se oslanjaju na DNK upute iz jezgre kako bi obavljale svoj posao mogu lako pristupiti tim informacijama koristeći glasnike i transportere.
Ovaj važan zadatak može biti nemoguć ako se jezgro ne usidri jer bi ti glasnici i transporteri trebali putovati uokolo tražeći citoplazmu lutajuće jezgro!
Uloga mikrofilamenata u citoskeletu
Mikrofilamenti, također nazvani aktinski filamenti, su lanci proteina aktina uvijeni u spiralnu šipku. Ovaj je protein najpoznatiji po ulozi u mišićnim stanicama. Tamo rade s drugim proteinima zvanim miozin kako bi se omogućila kontrakcija mišića.
Kada je riječ o citoskeletu, mikrofilamenti nisu samo najmanja vlakna. Oni su ujedno i najdinamičniji. Kao i sva vlakna citoskeleta, mikrofilamenti daju staničnoj strukturnoj potpori. Zbog svojih jedinstvenih osobina mikrofilamenti se pokazuju na rubovima ćelije.
Dinamička priroda aktinskih filamenata znači da ova proteinska vlakna mogu brzo mijenjati svoju duljinu da zadovolje promjenjive strukturne potrebe stanice. To omogućava stanici da promijeni svoj oblik ili veličinu ili čak oblik posebne projekcije koje se protežu izvan stanice, kao što su andfilopodia, lamellipodia i mikrovila.
Projekcije mikrofilamenta
Možete zamisliti andfilopodia kao dostavljači koje ćelija projicira da osjeti okoliš oko sebe, pokupi kemijske znakove i čak promijeni smjer ćelije, ako se kreće. Znanstvenici ponekad nazivaju i filopodiju microspikes.
Filopodija može biti dio druge vrste posebne projekcije, lamellipodia, Ovo je struktura slična podnožju koja pomaže stanici da se kreće i putuje.
mikrovila su poput sićušnih dlačica ili prstiju koje stanica koristi tijekom difuzije. Oblik ovih projekcija povećava površinu tako da postoji više prostora za kretanje molekula kroz membranu kroz procese poput apsorpcije.
Ovi prsti također obavljaju fascinantnu funkciju zvanu citoplazma strujanje.
Do toga dolazi kada se aktinski filamenti češljaju kroz citoplazmu da bi se održali. Povećava se strujanje citoplazme difuzija i pomaže u kretanju traženih materijala, poput hranjivih sastojaka i neželjenih materijala, poput otpada i krhotina stanica, u stanici.