Mobilita buněk: Co je to? & Proč je to důležité?

Studovat fyziologie buněk je o tom, jak a proč buňky jednají tak, jak jednají. Jak buňky mění své chování na základě prostředí, jako je dělení v reakci na signál z vaše tělo říká, že potřebujete více nových buněk a jak buňky interpretují a chápou prostředí signály?

Stejně důležité jako to, proč buňky jednají tak, jak jednají, je důvod, proč jdou tam, kam jdou, a právě tam přichází motilita buněk. Pohyblivost buněk je pohyb buňky z jednoho místa na druhé prostřednictvím spotřeby energie.

Někdy se tomu říká mobilita buněk, ale mobilita buněk je správnější termín a ten, na který byste si měli zvyknout.

Vaše tělo se spoléhá na vaše buňky a tkáně správně fungovat, aby zůstaly zdravé, ale také spoléhá na to, aby tyto buňky a tkáně byly na správném místě ve správný čas.

Přemýšlejte o tom: Nemohli byste se spolehnout, že vaše kožní buňky pomohou udržet patogeny mimo váš systém, například pokud by nebyly správně organizována na vnější straně těla. A vaše ledvinové buňky? Hodně štěstí, že je dobře fungují, pokud nejsou správně uspořádané v ledvinách, kde mohou filtrovat vaši krev.

Pohyblivost buněk pomáhá zajistit, aby se vaše buňky dostaly tam, kde mají být. To je zvláště důležité při vývoji tkání. Progenitorové „kmenové“ buňky se často nenacházejí vedle plně zralých buněk. Tyto buňky se vyvinou do zralé tkáně a poté migrují tam, kam mají jít.

Vzpomeňte si na své kožní buňky, například. Vnější vrstvy kožních buněk hrají některé z nejdůležitějších funkcí vašeho těla. Tvoří vodotěsnou vrstvu, která udržuje vnější vlhkost venku a vaše tělesné tekutiny dovnitř, pomáhají blokovat pronikání patogenů do vašeho těla a pomáhají regulovat tělesnou teplotu.

Ale co progenitorové buňky, které se vyvinou do zralých kožních buněk? Nacházejí se v hlubších vrstvách pokožky a poté, co dospívají, se pohybují na povrch.

Bez pohyblivosti buněk by to vaše pokožka nedokázala regenerovat se správně, což by mělo dalekosáhlé účinky na vaše zdraví. A stejný koncept platí i pro ostatní tkáně: zralé buňky, které nemohou migrovat na správné místo ve vašem těle, vám prostě nepomohou udržet zdraví.

Mobilita buněk také je důležité pro jednobuněčné organismy. Dobře, takže chápete, proč je mobilita buněk důležitá u zvířat, rostlin a dalších mnohobuněčných organismů. Ale co jednobuněčné organismy, jako jsou bakterie?

Migrace je také zásadní pro jednotlivé buňky. Motilita umožňuje například bakteriím přesouvat se ke zdrojům živin a od škodlivých sloučenin, které by je jinak mohly zabít. Motilita pomáhá bakteriím přežít déle a nadále se dělí, aby mohli předat své geny na příští generaci.

Když mluvíte o buněčné mobilitě, většinu práce dělají dvě organely: řasy a bičíky.

Řasy jsou malé, vlasové struktury, které vyčnívají z buňky. Jsou poháněny motorickými proteiny a jsou schopny se pohybovat tam a zpět veslovacím pohybem, což pomáhá pohánět buňku dopředu. Cilia může také pohnout prostředím kolem buňka. Například řasinky na buňkách, které lemují vaše dýchací cesty, neustále „řádkují“ nežádoucí částice nahoru a ven z vašich plic.

Určité buňky, jako spermie a bakterie, získají většinu své mobility prostřednictvím bičíky. Bičíky jsou bičovité struktury, které se pohybují jako vrtule a pohánějí buňku vpřed. Umožňují buňkám „plavat“ od stimulů nebo směrem k nim.

Zatímco řasy i bičíky mohou přímo pohánět buňku, cytoskelet, skupina strukturních proteinů důležitých pro udržení tvaru buňky, také hraje klíčovou roli v buněčné motilitě.

Konkrétně vaše buňky používají tzv. Protein aktin, součást cytoskeletu, která pomáhá řídit motilitu. Aktinová vlákna jsou vysoce dynamická a mohou se podle potřeby buňky zkracovat nebo prodlužovat. Prodloužení aktinových vláken v jednom směru a zatahování v druhém tlačí buňku dopředu a umožňuje jí pohyb.

Takže teď víte, jak se buňky pohybují, ale jak vědí, kam jít? Jedna odpověď je chemotaxenebo pohyb v reakci na chemický stimul.

Buňky přirozeně obsahují speciální proteiny zvané receptory, které se nacházejí na povrchu buněk. Tyto receptory mohou snímat podmínky v prostředí buněk a přenášet signály do ostatních buněk, aby se pohybovaly tak či onak.

Pozitivní chemotaxe podporuje pohyb směrem k podnětu. To je to, co žene spermie k plavání směrem k vajíčku v naději na oplodnění. Vaše tělo také používá pozitivní chemotaxi k nastavení „cílů“ nově vyvinutých buněk, takže když se novorozená buňka dostane na určité místo ve vašem těle, přestane se pohybovat a zůstane tam.

Negativní chemotaxe znamená odklon od podnětu. Například bakterie se mohou pokusit vzdálit od škodlivých sloučenin a místo toho plavat směrem k přátelštějšímu prostředí, kde mohou rychleji růst a dělit se.

Pohyblivost buněk může být také pevně zapojena do vašich buněk, takže buňky vědí, kam se mají pohybovat, na základě jejich genetika.

Nyní, když znáte základy toho, proč a jak se buňky pohybují, se podívejme na několik příkladů ze skutečného světa.

Vezměte bílé krvinky které tvoří součást vašeho imunitního systému. Buňky fungují tak, že cirkulují v celém těle a hledají cizí částice, které by mohly být škodlivé. Když váš imunitní systém najde něco škodlivého, uvolní chemikálie nazývané cytokiny v místě infekce.

Tyto cytokiny spouštějí pozitivní chemotaxi. Přitahují do oblasti více imunitních buněk, takže vaše tělo může dosáhnout správné imunitní odpovědi.

Dalším důležitým příkladem buněčné motility je whojení uzdravení. Roztrhané a poškozené tkáně je třeba opravit, takže poškození vašich tkání řekne tělu, aby začalo vytvářet nové buňky, které nahradí poškozené. Pouhé vytváření nových buněk nestačí, ale tyto buňky také musí hýbat se přes roztrženou tkáň a postupně vyplňovat ránu.

Příklad špatného pohybu buněk je rakovina. Za normálních okolností vaše buňky migrují pouze do definovaných oblastí vašeho těla. Chcete, aby migrovali kamkoli jsou potřeba, a zůstaňte mimo oblasti těla, kde nejsou potřeba.

Rakovinové buňky však pravidla porušují. Mohou tunelovat přes „hranice“ mezi tkáněmi (nazývanými extracelulární matrix) a napadat sousední tkáně. Tak například může rakovina prsu skončit v kostech nebo mozku nebo na místech, kde byste za normálních okolností rozhodně nenašli prsní tkáň.

Zde je obecný přehled klíčových bodů, které si musíte pamatovat:

• Pohyblivost buněk je pohyb buňky z jednoho místa na druhé. Je to proces, který využívá energii.
• Pohyb je veden cytoskeletem buňky a může zahrnovat specializované organely řasy a bičíky.
• Buňky mohou vědět, kam a jak se pohybovat na základě genetiky. Mohou také reagovat na chemické signály z prostředí, které se nazývá chemotaxe.
• Pozitivní chemotaxe je pohyb směrem k podnětům, zatímco negativní chemotaxe je pohyb pryč od toho.
• Pohyblivost buněk je důležitý pro celkové fungování organismu. V lidském těle hraje důležitou roli imunita a uzdravení.
• Když se motilita buněk pokazí, může to přispět k onemocněním, včetně rakovina.

Související témata biologie buněk:

• Buněčné dělení a růst: Přehled mitózy a meiózy
• Adenosintrifosfát (ATP): Definice, struktura a funkce
• Plazmová membrána: definice, struktura a funkce (se schématem)
• Buněčná stěna: Definice, struktura a funkce (s diagramem)
• Genová exprese u prokaryot