Κινητικότητα κυττάρων: Τι είναι αυτό; & Γιατί είναι σημαντικό?

Σπουδές κυτταρική φυσιολογία έχει να κάνει με το πώς και γιατί τα κύτταρα ενεργούν με τον ίδιο τρόπο. Πώς τα κελιά αλλάζουν τη συμπεριφορά τους με βάση το περιβάλλον, όπως διαίρεση σε απόκριση σε ένα σήμα από το σώμα σας λέγοντας ότι χρειάζεστε περισσότερα νέα κύτταρα και πώς τα κύτταρα ερμηνεύουν και κατανοούν αυτά τα περιβαλλοντικά σήματα;

Εξίσου σημαντικό με το γιατί τα κύτταρα ενεργούν με τον τρόπο που κάνουν είναι γιατί πηγαίνουν εκεί που πηγαίνουν και εκεί έρχεται η κινητικότητα των κυττάρων. Κινητικότητα κυττάρων είναι η κίνηση του κυττάρου από το ένα μέρος στο άλλο μέσω της κατανάλωσης ενέργειας.

Ορισμένες φορές ονομάζεται κινητικότητα κυττάρων, αλλά η κινητικότητα των κυττάρων είναι ο πιο σωστός όρος και αυτός που πρέπει να συνηθίσετε να χρησιμοποιείτε.

Το σώμα σας βασίζεται στο δικό σας κύτταρα και οι ιστοί να λειτουργούν σωστά για να παραμείνουν υγιείς, αλλά βασίζεται επίσης σε αυτά τα κύτταρα και τους ιστούς να βρίσκονται στο σωστό μέρος τη σωστή στιγμή.

Σκεφτείτε το: Δεν θα μπορούσατε να βασιστείτε στα κύτταρα του δέρματος σας για να βοηθήσετε να διατηρήσετε τα παθογόνα εκτός του συστήματός σας, για παράδειγμα, εάν δεν οργανωμένο σωστά στο εξωτερικό του σώματός σας. Και τα νεφρικά σας κύτταρα; Καλή τύχη να τους λειτουργούν καλά εάν δεν είναι σωστά οργανωμένοι στα νεφρά σας, όπου μπορούν να φιλτράρουν το αίμα σας.

Η κινητικότητα των κυττάρων βοηθά να διασφαλιστεί ότι τα κύτταρα σας φτάνουν στο σημείο που πρέπει να είναι. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την ανάπτυξη ιστών. Συχνά, τα προγονικά κύτταρα "βλαστοκύτταρα" δεν βρίσκονται μαζί με πλήρως ώριμα κύτταρα. Αυτά τα κύτταρα εξελίσσονται σε ώριμους ιστούς και, στη συνέχεια, μεταναστεύουν σε οπουδήποτε πρέπει να πάνε.

Σκεφτείτε το δικό σας κύτταρα του δέρματος, για παράδειγμα. Τα εξωτερικά στρώματα των κυττάρων του δέρματος παίζουν μερικές από τις πιο σημαντικές λειτουργίες του σώματός σας. Σχηματίζουν ένα αδιάβροχο στρώμα που διατηρεί την εξωτερική υγρασία και τα σωματικά υγρά σας, βοηθούν στην παρεμπόδιση της εισόδου παθογόνων στο σώμα σας και βοηθούν στη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματός σας.

Τι γίνεται όμως με τα προγονικά κύτταρα που αναπτύσσονται σε ώριμα δερματικά κύτταρα; Βρίσκονται στα βαθύτερα στρώματα του δέρματός σας και μετά μετακινούνται στην επιφάνεια καθώς ωριμάζουν.

Χωρίς κινητικότητα κυττάρων, το δέρμα σας δεν θα μπορούσε να το κάνει αναγεννάται σωστά, κάτι που θα έχει εκτεταμένες επιπτώσεις στην υγεία σας. Και η ίδια ιδέα ισχύει και για άλλους ιστούς: ώριμα κύτταρα που δεν μπορούν να μεταναστεύσουν στη σωστή θέση στο σώμα σας απλά δεν σας βοηθούν να διατηρήσετε υγιείς.

Η κινητικότητα των κυττάρων είναι επίσης σημαντικό για μονοκύτταρους οργανισμούς. Εντάξει, οπότε καταλαβαίνετε γιατί η κινητικότητα των κυττάρων είναι σημαντική σε ζώα, φυτά και άλλους πολυκύτταρους οργανισμούς. Τι γίνεται όμως με τους μονοκύτταρους οργανισμούς, όπως τα βακτήρια;

Η μετανάστευση είναι επίσης ζωτικής σημασίας για μεμονωμένα κελιά. Η κινητικότητα επιτρέπει στα βακτήρια, για παράδειγμα, να κινούνται προς πηγές θρεπτικών ουσιών και μακριά από επιβλαβείς ενώσεις που διαφορετικά θα μπορούσαν να τα σκοτώσουν. Η κινητικότητα βοηθά τα βακτήρια επιβιώνουν περισσότερο και συνεχίζουν να διαιρούνται, έτσι ώστε να μπορούν να περάσουν γονίδια στην επόμενη γενιά.

Όταν μιλάτε για κινητικότητα κυττάρων, δύο οργανίδια κάνουν το μεγαλύτερο μέρος της εργασίας: βλεφαρίδες και μαστίγια.

Βλεφαρίδες είναι μικρές δομές σαν τα μαλλιά που προεξέχουν από το κελί. Οδηγούνται από κινητικές πρωτεΐνες και είναι σε θέση να κινούνται μπρος-πίσω σε μια κωπηλατική κίνηση, βοηθώντας να ωθήσει το κύτταρο προς τα εμπρός. Η Cilia μπορεί επίσης να μετακινήσει το περιβάλλον περίπου το κύτταρο. Για παράδειγμα, οι βλεφαρίδες στα κύτταρα που ευθυγραμμίζουν τους αεραγωγούς σας συνεχώς «σειρά» ανεπιθύμητων σωματιδίων πάνω και έξω από τους πνεύμονές σας.

Ορισμένα κελιά, όπως σπερματοζωάρια και βακτήρια, αξιοποιήστε το μεγαλύτερο μέρος της κινητικότητάς τους μέσω μαστίγια. Οι Flagella είναι δομές σαν μαστίγιο που κινούνται σαν έλικα, οδηγώντας το κελί προς τα εμπρός. Επιτρέπουν στα κύτταρα να «κολυμπούν» μακριά ή προς τα ερεθίσματα.

Ενώ τόσο η σίλια όσο και η μαστίγια μπορούν να ωθήσουν άμεσα το κύτταρο, το κυτταροσκελετός, η ομάδα των δομικών πρωτεϊνών που είναι σημαντικές για τη διατήρηση του σχήματος του κυττάρου, παίζουν επίσης βασικό ρόλο στην κινητικότητα των κυττάρων.

Συγκεκριμένα, τα κύτταρα σας χρησιμοποιούν μια πρωτεΐνη που ονομάζεται ακτίνη, ένα μέρος του κυτταροσκελετού, για να βοηθήσει στην κινητικότητα. Οι ίνες ακτίνης είναι πολύ δυναμικές και μπορούν να γίνουν μικρότερες ή μεγαλύτερες ανάλογα με τις ανάγκες του κυττάρου. Οι επιμήκεις ίνες ακτίνης προς τη μία κατεύθυνση ενώ τις αποσύρονται στην άλλη ωθούν το κύτταρο προς τα εμπρός, επιτρέποντας στο κελί να κινείται.

Τώρα ξέρετε πώς κινούνται τα κύτταρα, αλλά πώς ξέρουν πού να πάνε; Μια απάντηση είναι χημειοταξίαή κίνηση σε απόκριση σε χημικό ερέθισμα.

Τα κύτταρα περιέχουν φυσικά ειδικές πρωτεΐνες, που ονομάζονται υποδοχείς, που βρίσκονται στην επιφάνεια των κυττάρων. Αυτοί οι υποδοχείς μπορούν να ανιχνεύσουν συνθήκες στο περιβάλλον των κυττάρων και να μεταδώσουν σήματα στα υπόλοιπα κύτταρα για να κινηθούν με αυτόν τον τρόπο ή έτσι.

Θετική χημειοταξία προωθεί την κίνηση προς ένα ερέθισμα. Είναι αυτό που ωθεί το σπέρμα να κολυμπήσει προς το ωάριο, με την ελπίδα της γονιμοποίησης. Το σώμα σας χρησιμοποιεί επίσης θετική χημειοταξία για να καθορίσει «προορισμούς» για τα νεο-αναπτυγμένα κύτταρα, έτσι ώστε όταν ένα νεογέννητο κύτταρο φτάσει σε μια συγκεκριμένη θέση στο σώμα σας, θα σταματήσει να κινείται και να παραμείνει εκεί.

Αρνητική χημειοταξία σημαίνει μετακίνηση μακριά από ένα ερέθισμα. Για παράδειγμα, τα βακτήρια μπορεί να προσπαθήσουν να απομακρυνθούν από επιβλαβείς ενώσεις και αντίθετα να κολυμπήσουν σε ένα πιο φιλικό περιβάλλον όπου μπορούν να αναπτυχθούν και να διαιρεθούν πιο γρήγορα.

Η κινητικότητα των κυττάρων μπορεί επίσης να ενσωματωθεί στα κελιά σας, έτσι τα κύτταρα ξέρουν πού να κινούνται με βάση αυτά γενεσιολογία.

Τώρα που γνωρίζετε τα βασικά του γιατί και πώς κινούνται τα κύτταρα, ας δούμε μερικά παραδείγματα πραγματικού κόσμου.

Πάρτε το λευκά αιμοσφαίρια που αποτελούν μέρος του ανοσοποιητικού σας συστήματος. Τα κύτταρα λειτουργούν με κυκλοφορία σε όλο το σώμα σας, αναζητώντας ξένα σωματίδια που μπορεί να είναι επιβλαβή. Όταν το ανοσοποιητικό σας σύστημα βρίσκει κάτι επιβλαβές, απελευθερώνει χημικές ουσίες, που ονομάζονται κυτοκίνες, στο σημείο της μόλυνσης.

Αυτές οι κυτοκίνες προκαλούν θετική χημειοταξία. Συγκεντρώνουν περισσότερα ανοσοκύτταρα στην περιοχή, έτσι ώστε το σώμα σας να μπορεί να τοποθετήσει μια σωστή ανοσοαπόκριση

Ένα άλλο σημαντικό παράδειγμα της κινητικότητας των κυττάρων είναι βεπούλωση. Ο σχισμένος και κατεστραμμένος ιστός πρέπει να επιδιορθωθεί, έτσι η ζημιά στους ιστούς σας λέει στο σώμα σας να αρχίσει να δημιουργεί νέα κύτταρα για να αντικαταστήσει τα κατεστραμμένα. Η απλή δημιουργία νέων κελιών δεν είναι αρκετή, ωστόσο, αυτά τα κελιά πρέπει επίσης κίνηση πέρα από τον σχισμένο ιστό, γεμίζοντας σταδιακά την πληγή.

Ένα παράδειγμα της κίνησης των κυττάρων που πήγε στραβά είναι Καρκίνος. Κανονικά, τα κύτταρα σας μεταναστεύουν μόνο σε καθορισμένες περιοχές του σώματός σας. Θέλετε να μεταναστεύσουν όπου κι αν χρειαστούν και να μείνουν έξω από περιοχές του σώματος όπου δεν χρειάζονται.

Τα καρκινικά κύτταρα, ωστόσο, παραβιάζουν τους κανόνες. Μπορούν να διοχετεύσουν τα «σύνορα» μεταξύ των ιστών (που ονομάζονται εξωκυτταρική μήτρα) και να εισβάλουν σε γειτονικούς ιστούς. Έτσι, ο καρκίνος του μαστού, για παράδειγμα, μπορεί να καταλήξει στα οστά ή στον εγκέφαλο ή σε μέρη όπου σίγουρα δεν θα βρείτε ιστούς μαστού υπό κανονικές συνθήκες.

Ακολουθεί μια γενική επισκόπηση των βασικών σημείων που πρέπει να θυμάστε:

• Κινητικότητα κυττάρων είναι η κίνηση του κελιού από το ένα μέρος στο άλλο. Είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιεί ενέργεια.
• Η κίνηση καθοδηγείται από τον κυτταροσκελετό του κυττάρου και μπορεί να περιλαμβάνει εξειδικευμένα οργανίδια όπως βλεφαρίδες και μαστίγια.
• Τα κελιά μπορούν να γνωρίζουν πού και πώς να μετακινηθούν βασισμένο στη γενετική. Μπορούν επίσης να ανταποκριθούν σε χημικά σήματα από το περιβάλλον, το οποίο ονομάζεται χημειοταξία.
• Θετική χημειοταξία είναι κίνηση προς ερεθίσματα, ενώ αρνητική χημειοταξία είναι η κίνηση μακριά από αυτό.
• Κινητικότητα κυττάρων είναι σημαντικό για τη συνολική λειτουργία ενός οργανισμού. Στο ανθρώπινο σώμα, παίζει σημαντικό ρόλο ανοσία και θεραπεία.
• Όταν η κινητικότητα των κυττάρων πάει στραβά, μπορεί να συμβάλει σε ασθένειες, όπως Καρκίνος.

Σχετικά θέματα βιολογίας κυττάρων:

• Κυτταρική Διαίρεση & Ανάπτυξη: Μια επισκόπηση της Μίτωσης και της Meiosis
• Τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP): Ορισμός, δομή & λειτουργία
• Μεμβράνη πλάσματος: Ορισμός, δομή και λειτουργία (με διάγραμμα)
• Κυτταρικό τοίχωμα: Ορισμός, δομή και λειτουργία (με το διάγραμμα)
• Έκφραση γονιδίου στους Προκαρυώτες