Цитоскелет: Дефиниција, структура и функција (са дијаграмом)

Садржај

• Зашто је ћелијама потребан цитоскелет?
• Предности цитоскелета за ћелије
• Које компоненте чине цитоскелет
• Величина је битна
• Улога микротубула у цитоскелету
• Микротубуле и кретање унутар ћелије
• Микротубули и кретање ћелија
• Улога интермедијарних филамената у цитоскелету
• Интермедијарни филаменти и сидрење Органелле
• Улога микрофиламената у цитоскелету
• Пројекције микрофиламента

Вероватно већ знате улогу коју ваш животни костур игра у вашем животу; даје вашој телесној структури и помаже вам да се крећете.

Без тога, више бисте личили на људску мрљу него на покретну, функционалну особу. Као што му име каже, цитоскелет служи врло сличној сврси у прокариотским и еукариотске ћелије.

Јесте ли се икад запитали због чега ћелије изгледају округло и спречава их да се сруше на слузаве кугле? Или како се много органела унутар ћелије организује и креће у њему, или како сама ћелија путује? За све ове функције ћелије се ослањају на цитоскелет.

Важна структурна јединица цитоскелета је заиста мрежа протеинских влакана у цитоплазми која ћелији даје облик и омогућава јој да обавља важне функције, попут кретања ћелија.

Прочитајте више о осталим ћелијама органелама и функцијама.

Зашто је ћелијама потребан цитоскелет?

Док неки људи могу замислити ћелије као неструктуриране, снажни микроскопи који се користе у биолошкој ћелији откривају да су ћелије веома организоване.

Једна главна компонента од виталног је значаја за одржавање овог облика и нивоа организације: цитоскелет ћелије. Протеински филаменти који чине цитоскелет формирају мрежу влакана кроз ћелију.

Ова мрежа даје структурну потпору плазма мембрани, помаже у стабилизовању органела у њиховим правилним положајима и омогућава ћелији да премјешта свој садржај по потреби. За неке типове ћелија цитоскелет чак омогућава да се ћелија креће и путује користећи специјализоване структуре.

Ови облици из протеинских филамената су потребни за локомотирање ћелија.

Услуга коју цитоскелет пружа за обликовање ћелије има пуно смисла. Као и људски костур, протеинска мрежа цитоскелета ствара структурну потпору која је кључна за одржавање интегритета ћелије и спречавање пропадања у суседе.

За ћелије са веома течним мембранама, мрежа протеина који чине цитоскелет посебно је важна за задржавање ћелијског садржаја у ћелији.

Ово се зове интегритет мембране.

Предности цитоскелета за ћелије

Неке високо специјализоване ћелије се такође ослањају на цитоскелет за структурну подршку.

За ове ћелије одржавање јединственог облика ћелије омогућава да ћелија правилно функционише. Ови укључују неуронаили ћелије мозга, које имају округла ћелијска тела, гранасте кракове зване дендрити и испружени репови.

Овај карактеристични ћелијски облик омогућава неуронима да хватају сигнале помоћу својих дендрита и преносе те сигнале кроз аксонове репове и у дендрите који чекају у суседној ћелији мозга. Овако мождане ћелије комуницирају једна са другом.

Такође има смисла да ћелије имају користи од организације коју им даје мрежа протеина цитоскелета. У људском телу постоји преко 200 врста ћелија и укупно око 30 трилијуна ћелија у сваком човеку на планети.

Органеле у свим тим ћелијама морају да имају широк спектар ћелијски процеси, као што су изградња и разбијање биомолекула, ослобађање енергије за коришћење тела и обављање мноштва хемијских реакција које омогућавају живот.

Да би ове функције добро функционисале на нивоу целог организма, свакој ћелији је потребна слична структура и начин поступања.

Које компоненте чине цитоскелет

Да би обавио те важне улоге, цитоскелет се ослања на три различите врсте нити:

Сва су та влакна толико бесконачно мала да су голим оком потпуно невидљива. Научници су их открили тек након проналаска документа електронски микроскоп довели у обзир унутрашњост ћелије.

Да бисте визуализовали колико су та протеинска влакна мала, корисно је разумети концепт овог нанометар, која се понекад пише као нм. Нометар су мерене јединице као што је инч мерне јединице.

Можда сте погодили из коренске речи метар да нанометрска јединица припада метричком систему, баш као што то чини и центиметар.

Величина је битна

Научници користе нанометре за мерење изузетно малих ствари, попут атома и светлосних таласа.

То је зато што је један нанометар једнак милијарди метра. То значи да ако бисте узели метар за мерење, дугачак приближно 3 метра, када сте га претворили у амерички систем за мерење, и поделили га на милијарду једнаких комада, један једини комад био би једнак нанометру.

Сада замислите да бисте могли да пресечете протеинске филаде који чине цитоскелет ћелије и измерите пречник преко одсеченог лица.

Свако влакно би мерило пречник од 3 до 25 нанометара, у зависности од врсте нити. За пример, људска длака је пречника 75 000 нанометара. Као што видите, влакна која чине цитоскелет су невероватно мала.

Микротубуле су највеће од три влакна цитоскелета, које се завежу у пречнику од 20 до 25 нанометара. Интермедијарни филаменти су влакна цитоскелета средње величине и мере у пречнику око 10 нанометара.

Најмањи протеински филаменти налазе се у цитоскелету микрофиламенти. Та влакна слична нитима имају пречник од свега 3 до 6 нанометра.

У реалном смислу, то је чак 25.000 пута мање од пречника просечне људске длаке.

••• Знање

Улога микротубула у цитоскелету

Микротубуле добијају своје име по општем облику и врсти протеина који садрже. Они су налик на цев и формирани су од понављајућих јединица алфа- и бета-тубулина беланчевина полимери повезивање заједно.

Прочитајте више о главној функцији микротубула у ћелијама.

Ако бисте гледали филаменте микротубула под електронским микроскопом, они би изгледали као ланци малих протеина исплетених заједно у уску спиралну решетку.

Свака протеинска јединица веже се са свим јединицама око ње, стварајући врло јаку, врло круту структуру. У ствари, микротубуле су најчвршћа структурна компонента коју можете пронаћи у животињским ћелијама, а које немају ћелијске зидове као биљне ћелије.

Али микротубуле нису само круте. Такође се одупиру силама компресије и увијања. Овај квалитет повећава способност микротубуле да одржава облик и интегритет ћелије, чак и под притиском.

Микротубули такође дају ћелију поларитет, што значи да ћелија има две јединствене стране, или полове. Тај поларитет је део онога што ћелији омогућава да организује своје компоненте, попут органела и других делова цитоскелета, јер ћелији пружа начин да се снабдева тим компонентама у односу на полове.

Микротубуле и кретање унутар ћелије

Микротубули такође подржавају кретање ћелијског садржаја унутар ћелије.

Влакна од микротубула формирају трачнице, које делују попут железничких пруга или аутопута у ћелији. Превозници за везикуле пратите ове записе да бисте у цитоплазми премештали терет ћелије. Ове песме су пресудне за уклањање нежељених ћелијских садржаја попут погрешно савијаних протеина, старих или разбијених органела и нападача патогена, као што су бактерије и вируси.

Превозници бродова једноставно следе исправну стазу микротубула како би пребацили тај терет у центар за рециклажу ћелије лизосоме. Тамо лизозом спаси и поново користи неке делове и деградира друге делове.

Трак-систем такође помаже ћелији да пресели новоизграђене биомолекуле, попут протеина и липида, из производних органела и на места где ћелија треба молекуле.

На пример, преносиоци везикула користе трагове микротубула за померање протеина ћелијске мембране из органела до ћелијске мембране.

Микротубули и кретање ћелија

Само неке ћелије могу да користе локомоција ћелија путовати, и оне које се углавном ослањају на специјализоване покретне структуре начињене од влакана микротубула.

Сперма је вероватно најлакши начин за визуелизацију тих путних ћелија.

Као што знате, ћелије сперме помало личе на пупољке са дугим реповима, или флагелла, коју биче како би отпливали до одредишта и оплодили јајну ћелију. Реп сперме је направљен од тубулина и пример је микротубулних филамената који се користе за кретање ћелија.

Још једна добро позната покретна структура такође игра улогу у репродукцији цилиа. Ове покретне структуре налик на длаке усмјеравају јајоводе и користе се валовитим покретом за помицање јајашца кроз јајовод и у матерницу. Ове цилије су влакна микротубула.

Улога интермедијарних филамената у цитоскелету

Прелазни филаменти су друга врста влакана која се налазе у цитоскелету. Можете их замислити као прави костур ћелије, јер је њихова једина улога структурна подршка. Ова протеинска влакна садрже кератин, што је уобичајени протеин који можете препознати по производима за негу тела.

Овај протеин чини људску косу и нокте као и горњи слој коже. То је такође протеин који ствара рогове, канџе и копита других животиња. Кератин је веома јак и користан за заштиту од оштећења.

Главна улога интермедијарних филамената је стварање матрикса структурних протеина испод ћелијске мембране. Ово је попут потпорне мреже која ћелији даје структуру и облик. Такође ћелији даје одређену еластичност, омогућавајући јој флексибилну реакцију под стресом.

Интермедијарни филаменти и сидрење Органелле

Један од важних послова који обављају средњи филаменти је помоћ у држању органела на правим местима у ћелији. На пример, средњи филаменти учвршћују језгро на његовом правом месту унутар ћелије.

То сидрење је кључно за ћелијске процесе, јер разни органели унутар ћелије морају заједно да раде на тим ћелијским функцијама. У случају језгро, повезивање ове важне органеле на матрицу цитоскелета значи да органеле које се ослањају на ДНК упутства да обављају своје задатке могу лако приступити тим информацијама користећи гласнике и превознике.

Овај важан задатак може бити немогућ ако се језгро не усидри јер би се они гласници и превозници морали кретати у потрази за цитоплазмом да лутајуће језгро!

Улога микрофиламената у цитоскелету

Микрофиламенти, такође названи актински филаменти, су ланци протеина актина увијени у спирални штап. Овај протеин је најпознатији по улози у мишићним ћелијама. Тамо раде са другим протеинима званим миозин како би се омогућила контракција мишића.

Када је у питању цитоскелет, микрофиламенти нису само најмања влакна. Такође су најдинамичнији. Као и сва цитоскелетна влакна, микрофиламенти дају ћелији структуралну подршку. Због својих јединствених особина, микрофиламенти имају тенденцију да се појаве на ивицама ћелије.

Динамичка природа актинских филамената значи да ова протеинска влакна могу брзо да мењају своју дужину да задовоље променљиве структурне потребе ћелије. То омогућава ћелији да промени свој облик или величину или чак облик посебне пројекције који се протежу изван ћелије, као што су филоподија, ламеллиподиа и микровилли.

Пројекције микрофиламента

Можете замислити филоподија као пуњачи које ћелија планира да осети околину око себе, покупи хемијске знакове и чак промени смер ћелије, ако се креће. Научници понекад називају и филоподију мицроспикес.

Филоподија може бити део друге врсте посебне пројекције, ламеллиподиа. Ово је структура слична стопалу која помаже ћелији да се креће и путује.

Мицровилли су попут сићушних длачица или прстију које ћелија користи током дифузије. Облик ових пројекција повећава површину тако да постоји више простора за кретање молекула кроз мембрану кроз процесе попут апсорпције.

Ови прсти такође обављају фасцинантну функцију звану цитоплазма струја.

До тога долази када се актински филаменти чешљају кроз цитоплазму да би се задржали у покрету. Повећава се струјање цитоплазме дифузија и помаже у кретању тражених материјала, попут хранљивих материја и нежељених материјала, попут отпада и крхотина ћелија, у ћелији.