Rakkude liikuvus: mis see on? & Miks see on oluline?

Õppimine rakufüsioloogia on kõike seda, kuidas ja miks rakud toimivad nii, nagu nad käituvad. Kuidas rakud oma käitumist keskkonnast lähtuvalt muudavad, nagu jagamine vastuseks signaalile teie keha ütleb, et vajate rohkem uusi rakke ja kuidas rakud neid keskkonda tõlgendavad ja mõistavad signaale?

Sama oluline kui see, miks rakud käituvad nii, nagu nad käivad, on see, miks nad lähevad sinna, kuhu lähevad, ja sinna tuleb rakkude liikuvus. Rakkude liikuvus on raku liikumine energia tarbimise kaudu ühest kohast teise.

Mõnikord nimetatakse seda rakkude liikuvuseks, kuid rakkude liikuvus on õigem termin ja see, millega peaksite harjuma.

Teie keha toetub teie rakke kudede korralikuks toimimiseks, et püsida tervena, kuid see tugineb ka sellele, et need rakud ja koed oleksid õigel ajal õiges kohas.

Mõelge sellele: te ei saanud loota oma naharakkudele, et aidata patogeene süsteemist eemal hoida, näiteks kui neid ei oleks korralikult korraldatud keha välisküljel. Ja teie neerurakud? Õnn kaasa nende hea funktsioneerimise, kui nad pole teie neerudes korralikult organiseeritud, kus nad saavad teie verd filtreerida.

Rakkude liikuvus aitab tagada teie rakkude jõudmise sinna, kus nad peaksid olema. See on eriti oluline kudede arengus. Sageli ei leidu eellasrakke, "tüvesarnaseid" rakke täielikult küpsete rakkude kõrval. Need rakud arenevad küpseks koeks ja rändavad seejärel kõikjale, kuhu nad peaksid minema.

Mõelge tagasi oma naharakud, näiteks. Naharakkude välimine kiht täidab teie keha kõige olulisemaid funktsioone. Need moodustavad veekindla kihi, mis hoiab välist niiskust ja teie kehavedelikke sisse, aitavad blokeerida patogeenide sattumist teie kehasse ja aitavad reguleerida teie kehatemperatuuri.

Aga kuidas on lood eellasrakkudega, mis arenevad küpseteks naharakkudeks? Neid leidub naha sügavamates kihtides ja seejärel liiguvad nad küpsena pinnale.

Ilma rakkude liikuvuseta ei suudaks teie nahk seda teha ise taastuda mis avaldaks teie tervisele kaugeleulatuvat mõju. Ja sama mõiste kehtib ka teiste kudede kohta: küpsed rakud, mis ei saa teie kehas õigesse kohta rännata, lihtsalt ei aita teid tervena hoida.

Rakkude liikuvus on ka oluline üherakulistele organismidele. Okei, nii et saate aru, miks rakkude liikuvus on oluline loomadel, taimedel ja teistel mitmerakulistel organismidel. Aga kuidas on lood üherakuliste organismidega, näiteks bakteritega?

Migratsioon on ülioluline ka üksikute rakkude jaoks. Liikuvus võimaldab näiteks bakteritel liikuda toitaineallikate poole ja eemale kahjulikest ühenditest, mis muidu võivad neid tappa. Liikuvus aitab baktereid kauem ellu jääda ja jätkake jagamist, et nad saaksid oma edasi anda geenid järgmisele põlvkonnale.

Kui räägite rakkude liikuvusest, teevad suurema osa tööst kaks organelli: cilia ja lipuke.

Cilia on rakust välja ulatuvad väikesed juuksetaolised struktuurid. Neid juhivad motoorsed valgud ja nad saavad liikuda sõudelaadse liikumisega edasi-tagasi, aidates rakku edasi liikuda. Cilia saab ka keskkonda liigutada ümber rakk. Näiteks hingamisteid vooderdavate rakkude ripsmed "aerutavad" soovimatuid osakesi kopsudest üles ja välja.

Teatud rakud, näiteks seemnerakud ja bakterid saavad suurema osa oma liikuvusest läbi lipuke. Flagella on piitsalaadsed struktuurid, mis liiguvad propelleri moodi, juhtides rakku edasi. Need võimaldavad rakkudel stiimulitest eemale või suunas "ujuda".

Ehkki nii ripsmete kui ka lipsu abil saab rakku otse edasi lükata, on tsütoskelett, raku kuju säilitamiseks oluliste struktuurvalkude rühm, mängib võtmerolli ka raku liikuvuses.

Täpsemalt, teie rakud kasutavad valku nimega aktiin, tsütoskeleti osa, mis aitab liikuvust juhtida. Aktiinikiud on väga dünaamilised ja võivad vastavalt raku vajadustele lühemaks või pikemaks muutuda. Aktiinikiudude pikendamine ühes suunas ja nende tagasitõmbamine surub raku edasi, võimaldades rakul liikuda.

Nii et nüüd teate, kuidas rakud liiguvad, kuid kuidas nad teavad, kuhu minna? Üks vastus on kemotaksisvõi liikumine vastusena keemilisele stiimulile.

Rakud sisaldavad loomulikult spetsiaalseid valke, mida nimetatakse retseptoriteks, mis asuvad rakkude pinnal. Need retseptorid suudavad tajuda rakkude keskkonnas olevaid tingimusi ja edastada signaale ülejäänud rakkudele nii või teisiti liikumiseks.

Positiivne kemotaksis soodustab liikumist stiimuli suunas. See ajendab seemnerakku viljastumise lootuses munaraku poole ujuma. Teie keha kasutab positiivsete kemotaksiste abil ka vastloodud rakkude sihtpunkte, nii et kui vastsündinud rakk jõuab teie kehasse kindlasse kohta, peatub see liikumine ja jääb sinna.

Negatiivne kemotaksis tähendab liikumist stiimulist eemale. Näiteks võivad bakterid proovida kahjulikest ühenditest eemalduda ja selle asemel ujuda sõbralikuma keskkonna poole, kus nad saavad kiiremini kasvada ja jagada.

Rakkude liikuvust saab ka teie rakkudesse juhtmega ühendada, nii et rakud teavad nende põhjal, kuhu liikuda geneetika.

Nüüd, kui teate põhitõdesid, miks ja kuidas rakud liiguvad, vaatame mõningaid näiteid reaalsest maailmast.

Võtke valged verelibled mis moodustavad osa teie immuunsüsteemist. Rakud töötavad kogu keha ringluses, otsides võõraid osakesi, mis võivad olla kahjulikud. Kui teie immuunsüsteem leiab midagi kahjulikku, vabastab see nakkuskohas kemikaale, mida nimetatakse tsütokiinideks.

Need tsütokiinid käivitavad positiivse kemotaksi. Nad tõmbavad piirkonda rohkem immuunrakke, nii et teie keha saab korraliku immuunvastuse.

Teine oluline raku liikuvuse näide on wound ravi. Rebenenud ja kahjustatud kude tuleb parandada, nii et teie kudede kahjustamine käsib teie kehal hakata kahjustatud rakkude asemele uusi rakke tegema. Lihtsalt uute lahtrite loomisest ei piisa, kuid need peavad ka seda tegema liikuma üle rebitud koe, täites haava järk-järgult sisse.

Näide rakkude valest liikumisest on vale vähk. Tavaliselt migreeruvad teie rakud ainult teie keha määratletud piirkondadesse. Sa tahad, et nad rändaksid sinna, kuhu neid vaja on, ja hoiaksid eemal kehapiirkondadest, kus neid vaja pole.

Vähirakud rikuvad aga reegleid. Nad saavad tunnelida läbi kudede vaheliste "piiride" (nn rakuväline maatriks) ja tungida naaberkudedesse. Nii võib näiteks rinnavähk sattuda luudesse või ajju või kohtadesse, kus te normaalsetes tingimustes kindlasti rinnakudet ei leia.

Siin on ülevaade peamistest punktidest, mida meeles pidada:

• Rakkude liikuvus on raku liikumine ühest kohast teise. See on protsess, mis kasutab energiat.
• Liikumist juhib raku tsütoskelett ja see võib hõlmata selliseid organelle nagu spetsialiseerunud cilia ja lipuke.
• Rakud saavad teada, kuhu ja kuidas liikuda põhineb geneetikal. Nad suudavad reageerida ka keskkonna keemilistele signaalidele, mida nimetatakse kemotaksis.
• Positiivne kemotaksis on liikumine stiimuli suunas, samas negatiivne kemotaksis on liikumine sellest eemale.
• Rakkude liikuvus on oluline organismi üldiseks toimimiseks. Inimese kehas on sellel oluline roll immuunsus ja paranemine.
• Kui raku liikuvus läheb valesti, võib see kaasa aidata haigustele, sealhulgas vähk.

Seotud rakubioloogia teemad:

• Rakkude jagunemine ja kasv: ülevaade mitoosist ja meioosist
• Adenosiinitrifosfaat (ATP): määratlus, struktuur ja funktsioon
• Plasma membraan: määratlus, struktuur ja funktsioon (koos skeemiga)
• Lahtrisein: määratlus, struktuur ja funktsioon (koos skeemiga)
• Geeniekspressioon prokarüootides