Obsah
- Prečo bunky potrebujú cytoskelet?
- Výhody cytoskeletu pre bunky
- Aké komponenty tvoria cytoskelet
- Na veľkosti záleží
- Úloha mikrotubulov v cytoskelete
- Mikrotubuly a pohyb v bunke
- Mikrotubuly a pohyb buniek
- Úloha medziproduktov v cytoskelete
- Medziprodukty a kotvenie organel
- Úloha mikrovlákien v cytoskelete
- Projekcie z mikrovlákna
Pravdepodobne už viete, akú rolu hrá váš vlastný kostra vo vašom živote; dáva telu štruktúru tela a pomáha vám pohybovať sa.
Bez nej by ste boli skôr ako ľudské blob, ako pohybujúci sa, fungujúci človek. Ako už názov napovedá, cytoskelet má v prokaryotických a eukaryotické bunky.
Premýšľali ste niekedy nad tým, čo spôsobuje, že bunky vyzerajú okolo a bránia ich zrúteniu do slizkých guľôčok? Alebo ako veľa organel vo vnútri bunky organizuje a pohybuje sa vnútri bunky, alebo ako samotná bunka putuje? Bunky sa pri všetkých týchto funkciách spoliehajú na cytoskelet.
Dôležitou štrukturálnou jednotkou cytoskeletu je skutočne sieť proteínových vlákien v cytoplazme, ktorá dáva bunke jej tvar a umožňuje jej vykonávať dôležité funkcie, ako je napríklad pohyb buniek.
Prečítajte si viac o ostatných bunkách, organelách a funkciách.
Prečo bunky potrebujú cytoskelet?
Zatiaľ čo niektorí ľudia si môžu predstaviť bunky ako neštruktúrované, silné mikroskopy používané v bunkovej biológii ukazujú, že bunky sú veľmi organizované.
Jednou z hlavných zložiek je životne dôležitá na udržanie tejto formy a úrovne organizácie: cytoskelet bunky. Proteínové vlákna, ktoré tvoria cytoskelet, tvoria bunkou sieť vlákien.
Táto sieť poskytuje štruktúrnu podporu plazmatickej membráne, pomáha stabilizovať organely v ich správnych polohách a umožňuje bunke podľa potreby premiešať jej obsah. Pre niektoré typy buniek cytoskelet dokonca umožňuje bunke pohybovať sa a cestovať pomocou špecializovaných štruktúr.
Tieto sa tvoria z proteínových vlákien, keď sú potrebné na pohyb buniek.
Služba, ktorú cytoskelet poskytuje pri tvarovaní bunky, má veľký zmysel. Podobne ako ľudská kostra, aj cytoskeletová proteínová sieť vytvára štrukturálnu podporu, ktorá je rozhodujúca pre udržanie integrity bunky a pre zabránenie jej kolapsu do jej susedov.
Pre bunky s veľmi tekutými membránami je sieť proteínov, ktoré tvoria cytoskelet, obzvlášť dôležitá pre udržanie bunkového obsahu vo vnútri bunky.
Toto sa volá integrita membrány.
Výhody cytoskeletu pre bunky
Niektoré vysoko špecializované bunky sa pri štruktúrnej podpore spoliehajú aj na cytoskelet.
U týchto buniek udržiavanie jedinečného tvaru bunky umožňuje bunke správne fungovať. Tie obsahujú neurónyalebo mozgové bunky, ktoré majú guľaté bunkové telá, rozvetvené ramená nazývané dendrity a natiahnuté chvosty.
Tento charakteristický tvar bunky umožňuje neurónom zachytiť signály pomocou dendritických ramien a preniesť tieto signály cez ich axónové chvosty a do čakajúcich dendritov susednej mozgovej bunky. Takto mozgové bunky spolu komunikujú.
Tiež má zmysel, že bunky profitujú z organizácie, ktorú im poskytuje sieť cytoskeletových proteínových vlákien. V ľudskom tele je viac ako 200 druhov buniek a celkom celkom asi 30 biliónov buniek na každého človeka na planéte.
Organely vo všetkých týchto bunkách musia vykonávať širokú škálu bunkové procesy, ako je napríklad budovanie a rozkladanie biomolekúl, uvoľňovanie energie pre telo, ktorá sa používa, a vykonávanie množstva chemických reakcií, ktoré umožňujú život.
Aby tieto funkcie dobre fungovali na úrovni celého organizmu, každá bunka potrebuje podobnú štruktúru a spôsob, ako robiť veci.
Aké komponenty tvoria cytoskelet
Pri vykonávaní týchto dôležitých úloh sa cytoskelet opiera o tri rôzne druhy vlákien:
Všetky tieto vlákna sú tak nekonečne malé, že sú voľným okom úplne neviditeľné. Vedci ich objavili až po objavení elektrónový mikroskop zviditeľnil vnútro bunky.
Aby ste si mohli predstaviť, aké malé sú tieto proteínové vlákna, je užitočné porozumieť pojmu nanometer, ktoré sa niekedy píše ako nm. Nanometre sú merné jednotky presne tak, ako palec je merná jednotka.
Možno ste uhádli z koreňového slova meter že jednotka nanometrov patrí do metrického systému, rovnako ako centimeter.
Na veľkosti záleží
Vedci používajú nanometre na meranie veľmi malých vecí, ako sú atómy a svetelné vlny.
Je to preto, že jeden nanometer sa rovná jednej miliardtine metra. To znamená, že ak si vezmete meraciu tyčinku, ktorá je približne 3 stopy dlhá, keď sa prevádza na americký systém merania, a rozdelíte ju na miliardu rovnakých kusov, jeden kus by sa rovnal jednému nanometru.
Teraz si predstavte, že by ste mohli rezať proteínové vlákna tvoriace cytoskelet bunky a zmerať ich priemer cez reznú plochu.
Každé vlákno by malo merať priemer medzi 3 a 25 nanometrov, v závislosti od typu vlákna. Ľudské vlasy majú priemer 75 000 nanometrov. Ako vidíte, vlákna tvoriace cytoskelet sú neuveriteľne malé.
mikrotubuly sú najväčšími z troch vlákien cytoskeletu s priemerom 20 až 25 nanometrov. Medziprodukty sú cytoskeletóny stredne veľké vlákna a majú priemer asi 10 nanometrov.
Najmenšie proteínové vlákna nachádzajúce sa v cytoskelete sú mikrovlákna, Tieto vlákna podobné vláknom merajú priemer len 3 až 6 nanometrov.
V reálnom svete je to až 25 000 krát menšie ako priemer priemerného ľudského vlasu.
••• VedenieÚloha mikrotubulov v cytoskelete
Mikrotubuly dostávajú svoj názov podľa ich všeobecného tvaru a typu proteínu, ktorý obsahujú. Sú trubicovité a tvoria sa z opakujúcich sa jednotiek alfa- a beta-tubulínu proteín polyméry vzájomné prepojenie.
Prečítajte si viac o hlavnej funkcii mikrotubulov v bunkách.
Keby ste mali sledovať mikrotubulárne vlákna pod elektrónovým mikroskopom, vyzerali by ako reťazce malých proteínov skrútené do pevnej špirálovej mriežky.
Každá proteínová jednotka sa viaže so všetkými jednotkami v okolí a vytvára veľmi silnú, veľmi rigidnú štruktúru. Mikrotubuly sú v skutočnosti najpevnejšou štrukturálnou zložkou, akú môžete nájsť v živočíšnych bunkách, ktoré nemajú bunkové steny ako rastlinné bunky.
Mikrotubuly však nie sú iba rigidné. Odolávajú tiež stlačovacím a krútiacim silám. Táto kvalita zvyšuje schopnosť mikrotubulov udržiavať tvar a integritu buniek, dokonca aj pod tlakom.
Mikrotubuly tiež poskytujú bunku polarita, čo znamená, že bunka má dve jedinečné strany alebo póly. Táto polarita je časťou toho, čo umožňuje bunke usporiadať jej zložky, ako sú organely a ďalšie časti cytoskeletu, pretože to dáva bunke spôsob, ako orientovať tieto zložky vo vzťahu k pólom.
Mikrotubuly a pohyb v bunke
Mikrotubuly tiež podporujú pohyb bunkového obsahu v bunke.
Vlákna mikrotubulov vytvárajú stopy, ktoré pôsobia ako železničné trate alebo diaľnice v bunke. Transportéry vezikúl sledujte tieto stopy a pohybujte bunkovým nákladom v cytoplazme. Tieto stopy sú rozhodujúce pre odstránenie nežiaduceho obsahu buniek, ako sú nesprávne vyložené proteíny, staré alebo zlomené organely a útočníci patogénov, ako sú baktérie a vírusy.
Transportéry vezikúl jednoducho sledujú správnu stopu mikrotubúl a prepravujú tento náklad do recyklačného centra bunky lysosom, Tam lyzozóm zachraňuje a opätovne používa niektoré časti a degraduje ďalšie časti.
Systém sledovania tiež pomáha bunke premiestňovať novo vybudované biomolekuly, ako sú proteíny a lipidy, z produkčných organel a na miesta, kde bunka potrebuje molekuly.
Napríklad vezikulárne transportéry používajú stopy mikrotubúl na presun proteínov bunkovej membrány z organel na bunkovú membránu.
Mikrotubuly a pohyb buniek
Môžu používať iba niektoré bunky lokomócia buniek na cestovanie a tie, ktoré sa vo všeobecnosti spoliehajú na špecializované pohyblivé štruktúry vyrobené z vlákien mikrotubulov.
Bunka spermií je pravdepodobne najjednoduchší spôsob, ako si tieto putujúce bunky vizualizovať.
Ako viete, spermie vyzerajú trochu ako žubrienky s dlhými chvostmi alebo bičíky, ktoré bičujú, aby plávali na miesto určenia a oplodnili vajíčkovú bunku. Chvost spermie je vyrobený z tubulínu a je príkladom mikrotubulárneho vlákna používaného na pohyb buniek.
Iná dobre známa pohyblivá štruktúra tiež hrá úlohu pri reprodukcii riasy, Tieto vlasové pohyblivé štruktúry lemujú vajcovody a používajú mávavý pohyb na presun vajíčka vajcovou trubicou do maternice. Tieto riasy sú mikrotubulovými vláknami.
Úloha medziproduktov v cytoskelete
Medziproduktové vlákna sú druhým typom vlákna, ktoré sa nachádza v cytoskelete. Môžete si ich predstaviť ako skutočnú kostru bunky, pretože ich jedinou úlohou je štrukturálna podpora. Tieto proteínové vlákna obsahujú keratín, čo je bežný proteín, ktorý poznáte z produktov starostlivosti o telo.
Tento proteín tvorí ľudské vlasy a nechty, ako aj vrchnú vrstvu pokožky. Je to tiež bielkovina, ktorá tvorí rohy, pazúry a kopytá ostatných zvierat. Keratín je veľmi silný a užitočný na ochranu pred poškodením.
Hlavnou úlohou medziproduktov je vytvorenie matrice štruktúrnych proteínov pod bunková membrána, Je to ako podporná sieť, ktorá dáva bunke štruktúru a tvar. Taktiež prepožičiava bunke určitú pružnosť, čo jej umožňuje pružne reagovať pod stresom.
Medziprodukty a kotvenie organel
Jednou z dôležitých úloh, ktorú vykonávajú medzivlákna, je pomôcť udržať organely na správnych miestach v bunke. Napríklad stredné vlákna ukotvujú jadro na svojom správnom mieste v bunke.
Toto ukotvenie je rozhodujúce pre bunkové procesy, pretože rôzne organely vo vnútri bunky musia spolupracovať pri vykonávaní týchto bunkových funkcií. V prípade jadro, pripútanie tejto dôležitej organely k cytoskeletovej matici znamená, že organely, ktoré sa spoliehajú na inštrukcie DNA od jadra, aby mohli robiť svoju prácu, môžu ľahko získať prístup k týmto informáciám pomocou poslov a transportérov.
Táto dôležitá úloha by mohla byť nemožná, ak by sa jadro ukotvilo, pretože títo poslovia a transportéri by museli cestovať okolo a hľadať putujúce jadro v cytoplazme!
Úloha mikrovlákien v cytoskelete
Mikrovlákna, tiež nazývané aktínové vláknasú reťazce aktínových proteínov skrútené do špirálovej tyče. Tento proteín je najlepšie známy pre svoju úlohu vo svalových bunkách. Tam pracujú s iným proteínom zvaným myosin na umožnenie kontrakcie svalov.
Pokiaľ ide o cytoskelet, mikrovlákna nie sú len najmenšími vláknami. Sú tiež najdynamickejšie. Podobne ako všetky cytoskeletové vlákna, aj mikrofilamenty poskytujú bunkovú štrukturálnu podporu. Mikrovlákna majú vďaka svojim jedinečným vlastnostiam tendenciu sa objavovať na okrajoch bunky.
Dynamická povaha aktínových vlákien znamená, že tieto proteínové vlákna môžu rýchlo meniť svoju dĺžku, aby vyhovovali meniacim sa štrukturálnym potrebám bunky. To umožňuje bunke meniť jej tvar alebo veľkosť alebo dokonca tvar špeciálne projekcie ktoré siahajú mimo bunky, ako napr filopodia, Lamelopodia a microvilli.
Projekcie z mikrovlákna
Dokážete si to predstaviť filopodia keď cítia, že bunka projektuje snímanie prostredia v okolí, vyzdvihuje chemické podnety a dokonca mení smer bunky, ak sa pohybuje. Vedci tiež niekedy nazývajú filopódia microspikes.
Filopódia môže byť súčasťou iného typu špeciálnej projekcie, Lamelopodia, Toto je pätková štruktúra, ktorá pomáha bunke pohybovať sa a cestovať.
microvilli sú ako malé chĺpky alebo prsty používané bunkou počas rozptylu. Tvar týchto výstupkov zväčšuje povrchovú plochu, takže existuje viac priestoru pre molekuly, ktoré sa môžu pohybovať cez membránu procesmi, ako je absorpcia.
Tieto prsty tiež vykonávajú fascinujúcu funkciu nazývanú prúdenie cytoplazmy.
Stáva sa to, keď sa aktínové vlákna prechádzajú cez cytoplazmu, aby sa udržali v pohybe. Streamovanie cytoplazmy zvyšuje rozptyl a pomáha pohybovať hľadanými materiálmi, ako sú živiny a nežiaduce materiály, ako napríklad odpad a zvyšky buniek, okolo bunky.