Цитоскелет: Дефиниция, структура и функция (с диаграма)

Съдържание

• Защо клетките се нуждаят от цитоскелет?
• Ползи за цитоскелета за клетките
• Какви компоненти съставят цитоскелета
• Размерът има значение
• Роля на микротрубовете в цитоскелета
• Микротубули и движение в клетката
• Микротубули и движение на клетките
• Роля на междинните филаменти в цитоскелета
• Междинни нишки и закрепване на органела
• Роля на микрофиламентите в цитоскелета
• Микрофиламентни проекции

Вероятно вече знаете ролята, която вашият собствен скелет играе в живота ви; тя придава на тялото ви структура и ви помага да се движите.

Без него бихте по-скоро като човешко петно, отколкото на движеща се, работеща личност. Както подсказва името му, цитоскелетът служи на много подобна цел в прокариотични и еукариотни клетки.

Замисляли ли сте се някога какво прави клетките да изглеждат кръгли и да ги предпазва от разпадане в стройни кълбо? Или как много органели в клетката се организират и се движат вътре в клетката, или как самата клетка пътува? Клетките разчитат на цитоскелет за всички тези функции.

Важната структурна единица на цитоскелета е наистина мрежа от протеинови влакна в цитоплазмата, която придава на клетката форма и й позволява да изпълнява важни функции, като движение на клетките.

Прочетете повече за органелите и функциите на клетките.

Защо клетките се нуждаят от цитоскелет?

Докато някои хора могат да си представят клетките като неструктурирани, мощните микроскопи, използвани в клетъчната биология, разкриват, че клетките са много организирани.

Един основен компонент е жизненоважен за поддържането на тази форма и ниво на организация: цитоскелет на клетката. Протеиновите нишки, които изграждат цитоскелета, образуват мрежа от влакна през клетката.

Тази мрежа дава структурна подкрепа на плазмената мембрана, спомага за стабилизиране на органелите в правилните им позиции и дава възможност на клетката да размества съдържанието си наоколо, ако е необходимо. За някои типове клетки, цитоскелетът дори дава възможност на клетката да се движи и да пътува с помощта на специализирани структури.

Те се формират от протеиновите нишки, когато са необходими за клетъчна локомоция.

Услугата, която цитоскелетът осигурява за оформяне на клетката, има много смисъл. Подобно на човешкия скелет, протеиновата мрежа на цитоскелета създава структурна опора, която е от решаващо значение за поддържането на целостта на клетката и за предотвратяването на нейното разпадане в съседите.

За клетките с много течни мембрани мрежата от протеини, съставляващи цитоскелета, са особено важни за запазването на съдържанието на клетката вътре в клетката.

Това се казва целостта на мембраната.

Ползи за цитоскелета за клетките

Някои високоспециализирани клетки също разчитат на цитоскелета за структурна подкрепа.

За тези клетки поддържането на уникалната форма на клетката дава възможност тя да работи правилно. Те включват неврониили мозъчни клетки, които имат кръгли клетъчни тела, разклонени рамена, наречени дендрити и протегнати опашки.

Тази характерна клетъчна форма позволява на невроните да улавят сигнали с помощта на дендритните си ръце и да предават тези сигнали през аксоновите си опашки и в чакащите дендрити на съседна мозъчна клетка. Ето как мозъчните клетки общуват помежду си.

Също така има смисъл клетките да се възползват от организацията, която им дава мрежата на протеиновите влакна на цитоскелетите. В човешкото тяло има над 200 вида клетки и общо около 30 трилиона клетки във всеки човек на планетата.

Органелите във всички тези клетки трябва да изпълняват голямо разнообразие от клетъчни процеси, като например изграждане и разграждане на биомолекули, освобождаване на енергия за използване от организма и извършване на множество химически реакции, които правят живота възможен.

За да функционират добре тези функции на ниво организъм, всяка клетка се нуждае от подобна структура и начин на поведение.

Какви компоненти съставят цитоскелета

За да изпълни тези важни роли, цитоскелетът разчита на три различни типа нишки:

Всички тези влакна са толкова безкрайно малки, че са напълно невидими с просто око. Учените ги открили едва след изобретяването на електронен микроскоп приведе интериора на килията.

За да визуализирате колко са малки тези протеинови влакна, е полезно да разберете концепцията за нанометър, което понякога се пише като nm. Нанометрите са мерни единици, точно както инч е единица за измерване.

Може би сте се досетили от основната дума метър че нанометровата единица принадлежи към метричната система, точно както прави сантиметърът.

Размерът има значение

Учените използват нанометри за измерване на изключително малки неща, като атоми и светлинни вълни.

Това е така, защото един нанометър се равнява на една милиардна част от метър. Това означава, че ако сте взели мерителна измервателна пръчка, която е приблизително 3 фута, когато се преобразува в американската система за измерване, и я разбиете на един милиард равни парчета, едно единствено парче би равно на един нанометър.

А сега си представете, че бихте могли да изрежете протеиновите нишки, съставляващи цитоскелета на клетката и да измерите диаметър през отрязаното лице.

Всяко влакно би било с диаметър между 3 и 25 нанометра, в зависимост от вида на жичката. Например, човешката коса е с диаметър 75 000 нанометра. Както можете да видите, нишките, които изграждат цитоскелета, са невероятно малки.

микротубулите са най-големите от трите влакна на цитоскелета, с часовников диаметър от 20 до 25 нанометра. Междинни нишки са влакна на цитоскелета със среден размер и измерват около 10 нанометра в диаметър.

Най-малките протеинови нишки са в цитоскелета микрофиламенти, Тези нишки, подобни на нишки, са с диаметър само 3 до 6 нанометра.

В реално отношение това е колкото 25 000 пъти по-малък от диаметъра на средна човешка коса.

••• Sciishing

Роля на микротрубовете в цитоскелета

Микротубулите получават името си както от общата си форма, така и от вида на протеина, който съдържат. Те са тръбовидни и се образуват от повтарящи се единици от алфа- и бета-тубулин протеин полимери свързване заедно.

Прочетете повече за основната функция на микротубулите в клетките.

Ако искате да видите микротрубови нишки под електронен микроскоп, те ще изглеждат като вериги от малки протеини, усукани заедно в стегната спирална решетка.

Всяка протеинова единица се свързва с всички единици около нея, създавайки много силна, много твърда структура. Всъщност микротубулите са най-твърдият структурен компонент, който можете да намерите в животински клетки, които нямат клетъчни стени, както растителните клетки.

Но микротубулите не са само твърди. Те също се съпротивляват на силите на компресия и усукване. Това качество увеличава способността на микротубулата да поддържа формата и целостта на клетките, дори и под натиск.

Микротубулите също дават клетката полярност, което означава, че клетката има две уникални страни или полюси. Тази полярност е част от това, което позволява на клетката да организира своите компоненти, например органели и други части на цитоскелета, тъй като дава на клетката начин да ориентира тези компоненти по отношение на полюсите.

Микротубули и движение в клетката

Микротубулите също поддържат движението на съдържанието на клетката в клетката.

Микротрубните нишки образуват коловози, които действат като железопътни коловози или магистрали в клетката. Преносители на везикули следвайте тези следи, за да движите клетъчния товар наоколо в цитоплазмата. Тези песни са от решаващо значение за премахване на нежеланото клетъчно съдържание като неправилно сгънати протеини, стари или счупени органели и нашественици на патогени, като бактерии и вируси.

Превозвачите на везикула просто следват правилната микротрубова пътека, за да преместят този товар до центъра за рециклиране на клетката лизозом, Там лизозомите спасяват и използват повторно някои части и разграждат други части.

Следната система също така помага на клетката да премести новопостроените биомолекули, като протеини и липиди, от производствените органели и до местата, където клетката се нуждае от молекулите.

Например, преносителите на везикули използват микротубулни следи, за да преместват протеини на клетъчната мембрана от органелите към клетъчната мембрана.

Микротубули и движение на клетките

Само някои клетки могат да използват клетъчна локомоция да пътуват и тези, които обикновено разчитат на специализирани подвижни структури, изработени от микротрубови влакна.

Сперматозоидът вероятно е най-лесният начин за визуализация на тези пътуващи клетки.

Както знаете, сперматозоидите изглеждат малко като попови лъжички с дълги опашки, или камшичета, които бичат, за да плуват до местоназначението си и да оплождат яйцеклетка. Опашката на сперматозоидите е направена от тубулин и е пример за микротубуларна нишка, използвана за клетъчна локомоция.

Друга добре позната подвижна структура също играе роля в репродукцията е мигли, Тези космени подвижни структури подреждат фалопиевите тръби и използват вълнообразно движение, за да преместят яйцето през фалопиевата тръба и в матката. Тези реснички са микротрубови влакна.

Роля на междинните филаменти в цитоскелета

Междинните нишки са вторият вид фибри, намиращи се в цитоскелета. Можете да ги представите като истинския скелет на клетката, тъй като единствената им роля е структурна подкрепа. Тези протеинови влакна съдържат кератин, който е често срещан протеин, който може да разпознаете от продуктите за грижа за тялото.

Този протеин съставя човешката коса и нокти, както и горния слой на кожата. Той също е протеинът, който образува рога, нокти и копита на други животни. Кератинът е много силен и полезен за защита от увреждане.

Основната роля на междинните нишки е формирането на матрицата на структурните протеини под клетъчната мембрана, Това е като поддържаща мрежа, която придава структура и форма на клетката. Освен това придава известна еластичност на клетката, което й позволява да реагира гъвкаво при стрес.

Междинни нишки и закрепване на органела

Една от важните задачи, изпълнявани от междинните нишки, е да се задържат органелите на правилните места в клетката. Например, междинните нишки закотвят ядрото на правилното му място в клетката.

Това закрепване е от решаващо значение за клетъчните процеси, тъй като различните органели в клетката трябва да работят заедно, за да изпълняват тези функции на клетката. В случай на ядро, свързването на този важен органел към матрицата на цитоскелета означава, че органелите, които разчитат на инструкциите на ДНК от ядрото да вършат работата си, могат лесно да получат достъп до тази информация с помощта на месинджъри и преносители.

Тази важна задача може да се окаже невъзможна, ако ядрото не се закотви, защото тези пратеници и преносители ще трябва да обикалят в търсене през цитоплазмата за скитащо ядро!

Роля на микрофиламентите в цитоскелета

Микрофиламенти, наричани също актинови нишки, са вериги от актинови протеини, усукани в спираловиден прът. Този протеин е най-известен с ролята си в мускулните клетки. Там те работят с друг протеин, наречен миозин за да се даде възможност за свиване на мускулите.

Що се отнася до цитоскелета, микрофиламентите не са само най-малките влакна. Те са и най-динамичните. Подобно на всички влакна на цитоскелета, микрофиламентите дават структурна опора на клетката. Поради техните уникални черти, микрофиламентите са склонни да се появяват в краищата на клетката.

Динамичният характер на актиновите нишки означава, че тези протеинови влакна могат бързо да променят дължината си, за да отговорят на променящите се структурни нужди на клетката. Това прави възможно клетката да променя своята форма или размер или дори форма специални проекции които се простират извън клетката, като напр Филоподия, ламедиподии и микровласинките.

Микрофиламентни проекции

Можете да си представите Филоподия като зареждащи, че клетката проектира да усети средата около нея, да вземе химически сигнали и дори да промени посоката на клетката, ако тя се движи. Учените също понякога наричат ​​филоподия микро остриета.

Филоподията може да бъде част от друг тип специална проекция, ламедиподии, Това е структура, подобна на краката, която помага на клетката да се движи и да пътува.

микровласинките са като малки косъмчета или пръсти, използвани от клетката по време на дифузия. Формата на тези проекции увеличава повърхностната площ, така че да има повече пространство за движение на молекулите през мембраната чрез процеси като абсорбция.

Тези пръсти изпълняват и завладяваща функция, наречена цитоплазма.

Това се случва, когато актиновите нишки се комбинират през цитоплазмата, за да я поддържат. Цитоплазма увеличава потока дифузия и помага за преместване на търсените материали, като хранителни вещества и нежелани материали, като отпадъци и клетъчни отпадъци, наоколо в клетката.