Citoskelets

Citoskelets sastāv no dinamiski maināma trīs dažādu olbaltumvielu pavedienu tīkla šūnu citoplazmā.

Tie piešķir šūnām un organizatoriskām starpšūnu struktūrām, piemēram, organellām un pūslīšiem, struktūru, stabilitāti un iekšējo mobilitāti (kustīgumu). Daži no pavedieniem izvirzās no šūnas, lai atbalstītu šūnas kustīgumu vai svešķermeņu virzītu transportēšanu ciliaku vai flagellas formā.

Kas ir citoskelets?

Cilvēka šūnu citoskelets sastāv no trim dažādām olbaltumvielu pavedienu klasēm. Mikrošķiedras (aktīna pavedieni) ar diametru no 7 līdz 8 nanometriem, kas galvenokārt sastāv no aktīna olbaltumvielām, kalpo šūnas ārējās formas un šūnas kopumā, kā arī starpšūnu struktūru, stabilizēšanai.

Muskuļu šūnās aktīna pavedieni ļauj muskuļiem koordinēti sarauties. Starpposma pavedieni, kuru biezums ir aptuveni 10 nanometri, nodrošina arī šūnas mehānisko izturību un struktūru. Viņi nav iesaistīti šūnu kustībā. Starpposma pavedieni sastāv no dažādiem olbaltumvielām un olbaltumvielu dimēriem, kas apvienojas, veidojot saišķus, kas ir brūces kā virves (tonofibrili), un ir ārkārtīgi izturīgi pret asarām. Starpposma pavedienus var iedalīt vismaz 6 dažādos veidos ar dažādiem uzdevumiem.

Trešās pavedienu klases veido sīkas caurules, mikrotubulas, kuru ārējais diametrs ir 25 nanometri. Tos veido tubulīna dimēru polimēri, un tie galvenokārt ir atbildīgi par visu veidu šūnu iekšējo kustīgumu un pašu šūnu kustīgumu.Lai atbalstītu pašu šūnu mobilitāti, mikrotubulas cilia vai flagella formā var veidot šūnu procesus, kas izvirzās no šūnas. Mikrotubulu tīkls lielākoties tiek organizēts no centromēra un ir pakļauts ārkārtīgi dinamiskām izmaiņām.

Anatomija un struktūra

Vielu grupas mikrofilamenti, starpposma pavedieni (IF) un mikrotubulas (MT), no kuriem visi trīs ir iedalīti citoskeletonā, gandrīz visur ir klāt citoplazmā un arī šūnas kodolā.

Cilvēka mikro- vai aktīna pavedienu pamata elementi sastāv no 6 izoforma aktīna proteīniem, no kuriem katrs atšķiras tikai ar dažām aminoskābēm. Monomēriskais aktīna proteīns (G-aktīns) saista nukleotīdu ATP un veido aktīna monomēru garās molekulārās ķēdes, sadalot fosfātu grupu, no kurām divas savienojas, veidojot spirālveida aktīna pavedienus. Aktīna pavedieni gludos un šķeltos muskuļos, sirds muskuļos un neaktīvie aktīna pavedieni katrs nedaudz atšķiras viens no otra. Aktīna pavedienu uzkrāšanās un sadalīšana tiek pakļauta ļoti dinamiskiem procesiem, un tie pielāgojas prasībām.

Starpposma pavedienus veido dažādi strukturālie proteīni, un tiem ir augsta stiepes izturība ar šķērsgriezumu no aptuveni 8 līdz 11 nanometriem. Starpposma pavedieni ir sadalīti piecās klasēs: skābie keratīni, pamata keratīni, desmīna tipa, neirofilamenti un lamināta tipa. Kamēr keratīni rodas epitēlija šūnās, desmīna tipa pavedieni ir sastopami gludo un strīpaino muskuļu šūnās, kā arī sirds muskuļa šūnās. Neirofilamenti, kas atrodas praktiski visās nervu šūnās, sastāv no proteīniem, piemēram, Internexin, Nestin, NF-L, NF-M un citiem. Lamināta tipa starpposma pavedieni ir sastopami visos šūnu kodolos karioplazmas kodolenerģijas membrānā.

Funkcija un uzdevumi

Citoskeleta funkcija un uzdevumi nekādā ziņā nav ierobežoti ar šūnu strukturālo formu un stabilitāti. Mikrošķiedras, kas galvenokārt atrodas tīklam līdzīgās struktūrās tieši uz plazmas membrānas, stabilizē šūnu ārējo formu. Bet tie arī veido membrānas izliekumus, piemēram, pseidopodijas. Motoriskās olbaltumvielas, no kurām tiek veidoti mikrofilamenti muskuļu šūnās, nodrošina muskuļiem nepieciešamās kontrakcijas.

Starp elementiem, kam ir ļoti augsta stiepes izturība, ir vislielākā nozīme šūnu mehāniskajā izturībā. Viņiem ir arī virkne citu funkciju. Epitēlija šūnu keratīna pavedieni ir netieši mehāniski savienoti viens ar otru caur desmosomām, lai ādas audi iegūtu divdimensionālu, matricai līdzīgu spēku. IF ir savienoti ar citām vielu grupām citoskeletonā ar starpposma pavedieniem saistītiem proteīniem (IFAP), nodrošinot noteiktu informācijas apmaiņu un atbilstošo audu mehānisko stiprību. Tas rada sakārtotas struktūras citoskeletonā. Fermenti, piemēram, kināzes un fosfatāzes, nodrošina, ka tīkli tiek ātri izveidoti, pārstrukturēti un sadalīti.

Dažādu veidu neirofilamenti stabilizē nervu audus. Lamines kontrolē šūnas membrānas sadalīšanos šūnu dalīšanas laikā un tai sekojošu rekonstrukciju. Mikrotubulas ir atbildīgas par tādiem uzdevumiem kā organellu un pūslīšu transportēšanas kontrole šūnā un hromosomu organizēšana mitozes laikā. Šūnās, kurās mikrotubulās veidojas mikrovilli, cilia, flagella vai flagella, MT arī nodrošina visas šūnas kustīgumu vai pārņem tādu gļotu vai svešķermeņu noņemšanu. B. trahejā un ārējā auss kanālā.

Jūs varat atrast savus medikamentus šeit

Slimības

Citoskeleta metabolisma traucējumus var izraisīt vai nu ģenētiski defekti, vai ārēji piegādāti toksīni. Viena no visbiežāk sastopamajām iedzimtajām slimībām, kas saistītas ar muskuļiem paredzētās membrānas olbaltumvielu sintēzes traucējumiem, ir Duchenne muskuļu distrofija.

Ģenētiskais defekts novērš distrofīna veidošanos - strukturālu olbaltumvielu, kas nepieciešama šķiedru skeleta muskuļu muskuļu šķiedrās. Slimība rodas agrā bērnībā ar progresējošu gaitu. Mutētiem keratīniem var būt arī nopietna ietekme. Ichtioze, tā sauktā zivju mēroga slimība, izraisa hiperkeratozi - nelīdzsvarotību starp ādas pārslu veidošanos un lobīšanos viena vai vairāku 12. hromosomas ģenētisko defektu dēļ. Ihtioze ir visizplatītākā iedzimtā ādas slimība, un tai nepieciešama intensīva terapija, kas tomēr var tikai mazināt simptomus.

Citi ģenētiski defekti, kas izraisa neirofilamentu metabolisma traucējumus, izraisa z. B. amiotrofiskā laterālā skleroze (ALS). Daži zināmi mikotoksīni (sēnīšu toksīni), piemēram, pelējuma un mušu agari, izjauc aktīna pavedienu metabolismu. Kolhicīns, rudens krokuss toksīns, un taksols, ko iegūst no īves kokiem, tiek īpaši izmantoti audzēju terapijai. Viņi iejaucas mikrotubulu metabolismā.