Sytoskeleton: Määritelmä, rakenne ja toiminta (kaavion kanssa)

Luultavasti tiedät jo oman luurankosi roolin elämässäsi; se antaa kehollesi rakenteen ja auttaa sinua liikkumaan.

Ilman sitä olisit enemmän kuin ihmisen möykky kuin liikkuva, toimiva henkilö. Kuten nimestäkin voi päätellä, sytoskeletonilla on hyvin samanlainen tarkoitus prokaryoottisissa ja eukaryoottisolut.

Oletko koskaan miettinyt, mikä saa solut näyttämään pyöreiltä ja estää niitä romahtamasta ohuiksi maapalloksi? Tai kuinka solun monet organellit organisoituvat ja liikkuvat solun sisällä, tai miten solu itse kulkee? Solut luottavat sytoskeletoniin kaikissa näissä toiminnoissa.

Tärkeä rakenteellinen yksikkö sytoskeletonissa on todella proteiinikuitujen verkosto sytoplasma, joka antaa solulle muodon ja mahdollistaa sen suorittaa tärkeitä toimintoja, kuten solu liike.

Lue lisää muiden solujen organelleista ja toiminnoista.

Jotkut ihmiset saattavat kuvitella soluja rakentamattomiksi, mutta solubiologiassa käytetyt tehokkaat mikroskoopit paljastavat, että solut ovat hyvin organisoituneita.

Yksi pääkomponentti on välttämätön tämän muodon ja organisaatiotason ylläpitämiseksi: sytoskeleton solun. Sytoskeletonin muodostavat proteiinifilamentit muodostavat solujen läpi kuituverkoston.

Tämä verkosto antaa rakenteellisen tuen plasmamembraanille, auttaa vakauttamaan organelleja oikeassa asennossaan ja antaa solulle mahdollisuuden sekoittaa sisältöään tarpeen mukaan. Joillekin solutyypeille sytoskeleton mahdollistaa jopa solun liikkumisen ja kulkemisen käyttämällä erikoistuneita rakenteita.

Nämä muodostuvat proteiinifilamenteista, kun niitä tarvitaan solujen liikkumiseen.

Paljon järkevää on palvelu, jonka sytoskeleton tarjoaa solun muotoiluun. Aivan kuten ihmisen luuranko, sytoskeletoniproteiiniverkosto luo rakenteellista tukea, joka on ratkaiseva solun eheyden ylläpitämiseksi ja estääkseen sen romahtamisen soluun naapureita.

Soluille, joissa on hyvin nestemäiset kalvot, sytoskeletonin muodostavien proteiinien verkosto on erityisen tärkeä solunsisällön pitämiseksi solun sisällä.

Tätä kutsutaan kalvon eheys.

Jotkut pitkälle erikoistuneet solut luottavat myös sytoskelettiin rakenteellisen tuen saamiseksi.

Näille soluille solun ainutlaatuisen muodon säilyttäminen antaa solulle mahdollisuuden toimia oikein. Nämä sisältävät neuronittai aivosolut, joilla on pyöreät solurungot, haaraiset kädet, joita kutsutaan dendriiteiksi, ja ojennetut hännät.

Tämän tyypillisen solumuodon ansiosta neuronit voivat tarttua signaaleihin dendriittivarrensa avulla ja välittää nuo signaalit aksonihäntensä läpi ja naapurien aivojen odottaviin dendriitteihin solu. Näin aivosolut kommunikoivat keskenään.

On myös järkevää, että solut hyötyvät organisaatiosta, jonka sytoskeletonin proteiinikuituverkosto antaa heille. Ihmiskehossa on yli 200 solutyyppiä ja yhteensä noin 30 biljoonaa solua kullakin planeetan ihmisellä.

Kaikkien näiden solujen organellien on suoritettava laaja valikoima soluprosessit, kuten biomolekyylien rakentaminen ja hajottaminen, energian vapauttaminen kehon käyttöön ja lukuisten kemiallisten reaktioiden tekeminen, jotka mahdollistavat elämän.

Jotta nämä toiminnot toimisivat hyvin koko organismin tasolla, jokainen solu tarvitsee samanlaisen rakenteen ja tavan tehdä asioita.

Näiden tärkeiden roolien suorittamiseksi sytoskeletonilla on kolme erilaista filamenttityyppiä:

1. Mikrotubulukset
2. Välituotteet
3. Mikrofilamentit

Nämä kuidut ovat kaikki niin äärettömän pieniä, että paljaalla silmällä ne ovat täysin näkymättömiä. Tutkijat löysivät ne vasta sen jälkeen, kun elektronimikroskooppi toi solun sisätilat näkyviin.

Näyttääksesi kuinka pienet nämä proteiinikuidut ovat, on hyödyllistä ymmärtää nanometri, joka on joskus kirjoitettu nm: nä. Nanometrit ovat mittayksiköitä aivan kuten tuuma on mittayksikkö.

Olet ehkä arvannut juurisanasta mittari että nanometriyksikkö kuuluu metrijärjestelmään, aivan kuten senttimetri.

Tutkijat mittaavat nanometreillä erittäin pieniä asioita, kuten atomeja ja valoaaltoja.

Tämä johtuu siitä, että yksi nanometri on miljardin metri. Tämä tarkoittaa, että jos otit mittarin, joka on noin 3 jalkaa pitkä, kun se muunnetaan Amerikkalainen mittausjärjestelmä ja hajottaa se miljardiin yhtä suureen kappaleeseen, yksi yksittäinen kappale olisi yhtä nanometri.

Kuvittele nyt, että voisit leikata solun sytoskeletin muodostavat proteiinifilamentit ja mitata halkaisija leikatun kasvon poikki.

Kukin kuitu olisi halkaisijaltaan 3-25 nanometriä, riippuen hehkulangan tyypistä. Kontekstin kannalta ihmisen hiusten halkaisija on 75 000 nanometriä. Kuten näette, sytoskeletonin muodostavat filamentit ovat uskomattoman pieniä.

Mikrotubulukset ovat suurimpia sytoskeletonin kolmesta kuidusta, jotka kelluvat halkaisijaltaan 20-25 nanometriä. Välituotteet ovat sytoskeletonin keskikokoisia kuituja ja niiden halkaisija on noin 10 nanometriä.

Pienimmät sytoskeletossa olevat proteiinifilamentit ovat mikrofilamentit. Nämä lankamaiset kuidut ovat halkaisijaltaan vain 3-6 nanometriä.

Tosielämässä se on peräti 25000 kertaa pienempi kuin keskimääräisen hiuksen halkaisija.

•••Tutkiminen

Mikrotubulukset saavat nimensä sekä niiden yleisestä muodosta että niiden sisältämästä proteiinityypistä. Ne ovat putkimaisia ​​ja muodostuvat toistuvista alfa- ja beeta-tubuliinin yksiköistä proteiiniapolymeerit yhdistää toisiinsa.

Lue lisää mikrotubulusten päätehtävästä soluissa.

Jos katsot mikrotubulusfilamentteja elektronimikroskoopilla, ne näyttävät pienten proteiinien ketjuista, jotka on kierretty yhteen tiukaksi spiraalihiileksi.

Jokainen proteiiniyksikkö sitoutuu kaikkiin sen ympärillä oleviin yksiköihin ja tuottaa erittäin vahvan, erittäin jäykän rakenteen. Itse asiassa mikrotubulukset ovat jäykin rakenteellinen komponentti, jonka löydät eläinsoluista, joilla ei ole soluseiniä, kuten kasvisoluilla.

Mutta mikrotubulukset eivät ole vain jäykkiä. Ne vastustavat myös puristus- ja kiertovoimia. Tämä laatu lisää mikroputken kykyä ylläpitää solun muotoa ja eheyttä jopa paineen alaisena.

Mikrotubulukset antavat myös solulle vastakkaisuus, mikä tarkoittaa, että solulla on kaksi ainutlaatuista sivua tai pylvästä. Tämä napaisuus on osa sitä, mikä antaa solulle mahdollisuuden organisoida komponentit, kuten organellit ja muut sytoskeletin osat, koska se antaa solulle tavan orientoida nuo komponentit suhteessa soluun pylväät.

Mikrotubulukset tukevat myös solun sisällön liikkumista solussa.

Mikroputken filamentit muodostavat raitoja, jotka toimivat kuten rautateitä tai valtateitä solussa. Vesikkelikuljettimet Noudata näitä kappaleita siirtääksesi solulastia sytoplasmassa. Nämä jäljet ​​ovat ratkaisevan tärkeitä ei-toivotun solusisällön, kuten väärin taittuneiden proteiinien, vanhojen tai rikkoutuneiden organellien ja patogeenien, kuten bakteerien ja virusten, poistamiseksi.

Vesikkeleiden kuljettajat siirtävät yksinkertaisesti oikean mikroputken radan siirtääksesi lastin solun kierrätyskeskukseen lysosomi. Siellä lysosomi pelastaa ja käyttää uudelleen osia ja hajottaa muita osia.

Seurantajärjestelmä auttaa myös solua siirtämään äskettäin rakennetut biomolekyylit, kuten proteiinit ja lipidit, pois valmistusorganelleista ja paikkoihin, joissa solu tarvitsee molekyylejä.

Esimerkiksi rakkulankuljettajat käyttävät mikrotubulusreittejä solukalvoproteiinien siirtämiseksi organelleista solukalvoon.

Vain jotkut solut voivat käyttää solujen liikkuminen matkustaa, ja ne, jotka yleensä luottavat erikoistuneisiin liikkuviin rakenteisiin, jotka on valmistettu mikroputkikuiduista.

Siittiösolu on luultavasti helpoin tapa visualisoida nämä matkustavat solut.

Kuten tiedät, siittiösolut näyttävät vähän kuin pitkät hännät tai lippu, jonka he piiskaavat uidakseen määränpäähänsä ja hedelmöittääkseen munasolun. Siittiöiden pyrstö on valmistettu tubuliinista ja se on esimerkki mikrotubulusfilamentista, jota käytetään solujen liikkumiseen.

Toinen tunnettu liikkuva rakenne on myös tärkeä rooli lisääntymisessä on cilia. Nämä karvaiset liikkuvat rakenteet reunustavat munanjohtimia ja käyttävät heiluttavaa liikettä munan siirtämiseksi munanjohtimen läpi kohtuun. Nämä ripset ovat mikrotubuluskuituja.

Välisäikeet ovat toisen tyyppisiä kuituja, joita löytyy sytoskeletista. Voit kuvata nämä solun todellisena luurankona, koska niiden ainoa tehtävä on rakenteellinen tuki. Nämä proteiinikuidut sisältävät keratiini, joka on yleinen proteiini, jonka saatat tunnistaa kehonhoitotuotteista.

Tämä proteiini muodostaa ihmisen hiukset ja kynnet sekä ihon pintakerroksen. Se on myös proteiini, joka muodostaa muiden eläinten sarvet, kynnet ja sorkat. Keratiini on erittäin vahva ja hyödyllinen suojautumiselta vaurioilta.

Välituotesäikeiden päärooli on rakenneproteiinien matriisin muodostuminen solukalvo. Tämä on kuin tukeva verkko, joka antaa solulle rakenteen ja muodon. Se antaa myös solulle jonkin verran joustavuutta, jolloin se voi reagoida joustavasti stressin alla.

Yksi tärkeistä tehtävistä, joita välifilamentit tekevät, on auttaa pitämään organellit oikeassa paikassa solussa. Esimerkiksi välifilamentit ankkuroivat ytimen oikeaan paikkaansa solussa.

Tämä ankkurointi on ratkaisevan tärkeää soluprosesseille, koska solun sisällä olevien eri organellien on toimittava yhdessä näiden solutoimintojen suorittamiseksi. Jos kyseessä on ydin, tämän tärkeän organellin sitominen sytoskeletonimatriisiin tarkoittaa, että DNA: han luottavat organellit ytimen ohjeet työhönsä pääsevät helposti kyseisiin tietoihin lähettiläiden ja kuljettajat.

Tämä tärkeä tehtävä saattaa olla mahdoton, jos ydintä ei kiinnitettäisi, koska näiden sanansaattajien ja kuljettajien olisi matkustettava ympäriinsä etsimällä sytoplasman läpi vaeltavaa ydintä!

Mikrofilamentit, kutsutaan myös aktiinifilamentitovat aktiiniproteiinien ketjuja, jotka on kierretty spiraalisauvaksi. Tämä proteiini tunnetaan parhaiten roolistaan ​​lihassoluissa. Siellä he työskentelevät toisen proteiinin kanssa myosiini lihasten supistumisen mahdollistamiseksi.

Kun kyseessä on sytoskeletti, mikrofilamentit eivät ole vain pienimpiä kuituja. Ne ovat myös dynaamisimpia. Kuten kaikki sytoskeletonikuidut, mikrofilamentit antavat solulle rakenteellisen tuen. Ainutlaatuisten ominaisuuksiensa vuoksi mikrofilamentit näyttävät yleensä näkyvän solun reunoilla.

Aktiinifilamenttien dynaaminen luonne tarkoittaa, että nämä proteiinikuidut voivat muuttaa pituuksiaan nopeasti vastaamaan solun muuttuvia rakenteellisia tarpeita. Tämän avulla solu voi muuttaa muotoaan tai kokoa tai jopa muotoa erityiset ennusteet jotka ulottuvat solun ulkopuolelle, kuten filopodia, lamellipodia ja mikrovilli.

Voit kuvitella filopodia tuntijoina, että solu heijastaa aistimaansa ympäröivän ympäristön, poimimaan kemiallisia vihjeitä ja jopa muuttamaan solun suuntaa, jos se liikkuu. Tutkijat kutsuvat joskus myös filopodioita mikropiikit.

Filopodia voi olla osa toisen tyyppistä erityistä projektiota, lamellipodia. Tämä on jalkainen rakenne, joka auttaa solua liikkumaan ja liikkumaan.

Microvilli ovat kuin pienet karvat tai sormet, joita solu käyttää diffuusion aikana. Näiden ulkonemien muoto lisää pinta-alaa siten, että molekyyleillä on enemmän tilaa liikkua kalvon läpi prosessien, kuten absorboinnin, kautta.

Nämä sormet suorittavat myös kiehtovan toiminnon, jota kutsutaan sytoplasman suoratoisto.

Tämä tapahtuu, kun aktiinifilamentit kampasivat sytoplasman läpi pitääkseen sen liikkeessä. Sytoplasman suoratoisto lisää diffuusio ja auttaa siirtämään halutut materiaalit, kuten ravintoaineet, ja ei-toivotut materiaalit, kuten jätteet ja solujätteet, solussa.