Valószínűleg már tudja, milyen szerepet játszik saját csontváza az életében; megadja a test szerkezetét és segíti a mozgást.
Enélkül inkább emberi folt lenne, mint mozgó, működő ember. Ahogy a neve is sugallja, a citoszkeleton prokarióta és eukarióta sejtek.
Gondolkodott már azon, hogy mitől néznek körbe a sejtek, és megakadályozza, hogy nyálkás gömbökké essenek össze? Vagy hogyan szerveződik és mozog a sejt belsejében a sok organella, vagy hogyan mozog maga a sejt? A sejtek mindezen funkciókhoz citoszkeletonra támaszkodnak.
A citoszkeleton fontos szerkezeti egysége valójában a fehérjeszálak hálózata citoplazma, amely megadja a sejt formáját és lehetővé teszi számára fontos funkciók, például a sejt elvégzését mozgalom.
További információ a többi sejt organelláiról és funkcióiról.
Miért van szükség a sejtek citoszkeletonjára?
Míg egyesek elképzelhetik, hogy a sejtek strukturálatlanok, a sejtbiológiában használt erős mikroszkópok azt mutatják, hogy a sejtek nagyon szervezettek.
Az egyik fő összetevő létfontosságú a szervezet ilyen formájának és szintjének fenntartásához: a
Ez a hálózat strukturális támogatást nyújt a plazmamembránnak, segít stabilizálni az organellákat a megfelelő helyzetben, és lehetővé teszi a sejt számára, hogy szükség szerint keverje körül a tartalmát. Bizonyos sejttípusok esetében a citoszkeleton lehetővé teszi a sejt mozgását és utazását speciális struktúrák segítségével.
Ezek a fehérjeszálakból képződnek, amikor a sejtek mozgásához szükséges.
Nagyon sok értelme van annak a szolgáltatásnak, amelyet a citoszkeleton nyújt a sejt alakításához. Hasonlóan az emberi csontvázhoz, a citoszkeleton fehérjehálózata is strukturális támogatást hoz létre, vagyis kulcsfontosságú a sejt integritásának fenntartása és a sejtbe való összeomlásának megakadályozása érdekében szomszédok.
A nagyon folyékony membránnal rendelkező sejtek esetében a citoszkeletont alkotó fehérjék hálózata különösen fontos a sejt tartalmának a sejtben való megtartása szempontjából.
Ezt úgy hívják a membrán integritása.
A citoszkeleton előnyei a sejtek számára
Egyes magasan specializált sejtek a citoszkeletonra is támaszkodnak a strukturális támogatáshoz.
Ezeknek a sejteknek a sejt egyedi alakjának fenntartása lehetővé teszi a sejt megfelelő működését. Ezek tartalmazzák idegsejtekvagy agysejtek, amelyek kerek sejttesttel, dendritnek nevezett elágazó karokkal és kinyújtott farokkal rendelkeznek.
Ez a jellegzetes sejtforma lehetővé teszi, hogy az idegsejtek dendritkarjuk segítségével megfogják a jeleket és ezeket a jeleket átengedik axonfarkukon és a szomszédos agy várakozó dendritjeibe sejt. Az agysejtek így kommunikálnak egymással.
Az is logikus, hogy a sejtek profitálnak a szervezetből, amelyet a citoszkeleton fehérjeszálhálózata ad nekik. Az emberi testben több mint 200 sejttípus létezik, és a bolygón minden egyes emberben összesen mintegy 30 billió sejt található.
Mindezen sejtekben az organelláknak sokfélét kell elvégezniük sejtfolyamatok, például biomolekulák felépítése és lebontása, energia felszabadítása a test számára az életet lehetővé tevő kémiai reakciók sokaságának felhasználására és végrehajtása.
Ahhoz, hogy ezek a funkciók egész szervezet szintjén jól működjenek, minden sejtnek hasonló struktúrára és módra van szüksége.
Milyen alkotóelemek alkotják a citoszkeletont
E fontos szerepek elvégzéséhez a citoszkeleton három különféle filamentumra támaszkodik:
- Mikrotubulusok
- Közbenső szálak
- Mikroszálak
Ezek a szálak mind annyira végtelenül kicsik, hogy szabad szemmel teljesen láthatatlanok. A tudósok csak a elektron mikroszkóp a cella belsejét látta el.
Annak szemléltetésére, hogy ezek a fehérjeszálak milyen kicsiek, hasznos megérteni a nanométer, amelyet néha nm-nek írnak. A nanométerek olyan mértékegységek, mint a hüvelyk mértékegységek.
Talán kitalálhatta az alapszóból méter hogy a nanométer egység a metrikus rendszerhez tartozik, akárcsak egy centiméter.
A méret számít
A tudósok nanométerekkel mérik meg a rendkívül apró dolgokat, például az atomokat és a fényhullámokat.
Ez azért van, mert egy nanométer megegyezik a méter milliárdoddal. Ez azt jelenti, hogy ha vett egy méteres mérőpálcát, amely kb Amerikai mérőrendszert, és ossza szét egymilliárd egyenlő darabra, egyetlen darab egyenlő lenne nanométer.
Most képzelje el, hogy levághatja a sejt citoszkeletonját alkotó fehérjeszálakat, és megmérheti átmérő a vágott arcon.
Minden szál 3 és 25 nanométer közötti átmérőjű lenne, az izzószál típusától függően. A kontextus szempontjából az emberi haj átmérője 75 000 nanométer. Mint látható, a citoszkeletont alkotó szálak hihetetlenül kicsiek.
Mikrotubulusok a citoszkeleton három rostja közül a legnagyobbak, 20-25 nanométer átmérőjűek. Közbenső szálak a citoszkeleton közepes méretű rostjai és körülbelül 10 nanométer átmérőjűek.
A citoszkeletonban található legkisebb fehérje szálak mikroszálak. Ezek a szálszerű szálak átmérője csupán 3-6 nanométer.
Valójában ez 25 000-szer kisebb, mint egy átlagos emberi haj átmérője.
•••Tudományosság
A mikrotubulusok szerepe a citoszkeletonban
A mikrotubulusok nevüket általános alakjukból és a bennük lévő fehérje típusából is megkapják. Csőszerűek, és ismétlődő alfa- és béta-tubulin egységekből képződnek fehérjepolimerek összekapcsolva.
További információ a sejtekben lévő mikrotubulusok fő funkciójáról.
Ha elektronmikroszkóp alatt nézné a mikrotubulus szálakat, akkor azok olyan kis fehérjék láncainak tűnnének, amelyek szoros spirálrácsra sodródtak össze.
Minden fehérje egység kötődik a körülötte lévő összes egységhez, nagyon erős, nagyon merev szerkezetet hozva létre. Valójában a mikrotubulusok a legmerevebb szerkezeti elemek, amelyek megtalálhatók az állati sejtekben, amelyeknek nincs sejtfala, mint a növényi sejteknek.
De a mikrotubulusok nem csak merevek. Ellenállnak a kompressziós és csavaró erőknek is. Ez a minőség növeli a mikrotubulus képességét, hogy nyomás alatt is fenntartsa a sejt alakját és integritását.
Mikrotubulusok is adják a sejtet polaritás, ami azt jelenti, hogy a cellának két egyedi oldala vagy pólusa van. Ez a polaritás része annak, ami lehetővé teszi a sejt számára, hogy szervezi összetevőit, például az organellákat és a sejteket a citoszkeleton egyéb részei, mert ez lehetővé teszi a sejt számára, hogy ezeket a komponenseket a oszlopok.
Mikrotubulusok és a sejten belüli mozgás
A mikrotubulusok a sejttartalom mozgását is támogatják a sejtben.
A mikrotubulus szálak olyan síneket alkotnak, amelyek vasúti vágányként vagy autópályaként hatnak a cellában. Vezikul szállítók kövesse ezeket a pályákat, hogy mozgassa a sejtrakományt a citoplazmában. Ezek a sávok kulcsfontosságúak a nem kívánt sejttartalmak, például a rosszul összehajtott fehérjék, az öreg vagy törött organellák és a kórokozók behatolói, például baktériumok és vírusok eltávolításához.
A vezikulaszállítók egyszerűen követik a megfelelő mikrotubulus nyomot, hogy ezt a rakományt a sejt újrahasznosító központjába, a lizoszóma. Ott a lizoszóma megment és egyes részeket újra felhasznál, más részeket lebont.
A pályarendszer segíti a sejtet az újonnan felépített biomolekulák, például a fehérjék és a lipidek mozgatásában is a termelő organellákból, és olyan helyre, ahol a sejtnek szüksége van a molekulákra.
Például a vezikulatranszporterek mikrotubulus nyomokat használnak a sejtmembrán fehérjék mozgatására az organellákból a sejtmembránba.
Mikrotubulusok és a sejtek mozgása
Csak néhány cella használhatja sejtmozgás utazáshoz, és azok, amelyek általában mikrotubulus szálakból álló speciális mozgószerkezetekre támaszkodnak.
A spermium sejt valószínűleg a legegyszerűbb módszer ezeknek az utazó sejteknek a megjelenítésére.
Mint tudják, a spermiumok kissé hasonlítanak a hosszú farkú ebihalakra, ill flagella, amelyeket ostoroznak, hogy úszhassanak rendeltetési helyükre és megtermékenyítsék a petesejtet. A spermium farka tubulinból készül, és egy példa a sejtmozgáshoz használt mikrotubulus szálra.
A reprodukcióban egy másik jól ismert motoros szerkezet is szerepet játszik csillók. Ezek a hajszerű mozgásszerkezetek a petevezetékeket szegélyezik, és hullámzó mozdulattal mozgatják a petesejtet a petevezetéken keresztül a méhbe. Ezek a csillók mikrotubulus rostok.
A köztes szálak szerepe a citoszkeletonban
A köztes szálak a citoszkeletonban található második rosttípusok. Ezeket a sejt valódi csontvázaként képzelheti el, mivel egyetlen szerepük a strukturális támogatás. Ezek a fehérjeszálak tartalmazzák keratin, amely egy közös fehérje, amelyet felismerhet a testápolási termékekből.
Ez a fehérje alkotja az emberi hajat és a körmöket, valamint a bőr felső rétegét. Ez a fehérje képezi más állatok szarvát, karmát és patáját is. A keratin nagyon erős és hasznos a károsodás elleni védelemben.
A köztes szálak fő szerepe a strukturális fehérjék mátrixának kialakulása a sejt membrán. Ez olyan, mint egy támogató háló, amely struktúrát és alakot ad a sejtnek. Bizonyos rugalmasságot kölcsönöz a sejtnek, lehetővé téve a stressz alatt rugalmas reagálást.
Közbenső szálak és Organelle rögzítés
A köztes szálak által végzett egyik fontos feladat az, hogy elősegítsük az organellák megtartását a sejt megfelelő helyein. Például a köztes szálak lehorgonyozzák a sejtmagban a sejtben a megfelelő helyet.
Ez a lehorgonyzás kulcsfontosságú a sejtfolyamatok szempontjából, mivel a sejt belsejében található különféle organelláknak együtt kell működniük a sejtfunkciók elvégzésében. A atommag, ezt a fontos organellát a citoszkeleton mátrixhoz kötve azt jelenti, hogy a DNS-re támaszkodó organellák a mag feladatai elvégzésére adott utasítások könnyen hozzáférhetnek ezekhez az információkhoz a messengerek és a szállítók.
Ez a fontos feladat lehetetlen, ha a magot nem rögzítenék, mert ezeknek a hírvivőknek és szállítmányozóknak körül kell utazniuk, keresve a citoplazmán egy vándor magot!
A mikroszálak szerepe a citoszkeletonban
Mikrofilek, más néven aktin szálak, az aktinfehérjék spirálrúdba sodrott láncai. Ez a fehérje leginkább az izomsejtekben betöltött szerepéről ismert. Ott egy másik nevezett fehérjével dolgoznak miozin hogy lehetővé tegye az izmok összehúzódását.
A citoszkeleton esetében a mikrofilamentumok nemcsak a legkisebb rostok. Ők is a legdinamikusabbak. Mint minden citoszkeleton rost, a mikroszálak is strukturális támaszt nyújtanak a sejteknek. A mikrofilamentumok egyedi tulajdonságaik miatt általában a sejt szélén jelennek meg.
Az aktinszálak dinamikus jellege azt jelenti, hogy ezek a fehérjeszálak gyorsan megváltoztathatják a hosszukat, hogy megfeleljenek a sejt változó szerkezeti igényeinek. Ez lehetővé teszi, hogy a sejt megváltoztassa alakját vagy méretét, vagy akár formáját is speciális vetületek amelyek a cellán kívülre nyúlnak, mint pl filopodia, lamellipodia és mikrovillusok.
Mikrofil vetületek
El tudod képzelni filopodia érzőként, hogy egy sejt előrevetíti a körülötte lévő környezet érzékelését, vegyi jeleket vesz fel, sőt megváltoztatja a sejt irányát, ha mozog. A tudósok néha filopódiának is nevezik mikrospike.
A Filopodia egy másik speciális vetítés típusának része lehet, lamellipodia. Ez egy lábszerű szerkezet, amely segíti a sejt mozgását és utazását.
Microvilli olyanok, mint apró szőrszálak vagy ujjak, amelyeket a sejt használ a diffúzió során. Ezeknek a vetületeknek az alakja megnöveli a felületet, így több hely van a molekulák számára a membránon keresztüli mozgáshoz, például abszorpció révén.
Ezek az ujjak lenyűgöző funkciót is ellátnak citoplazma streaming.
Ez akkor fordul elő, amikor az aktinszálak átfésülik a citoplazmát, hogy mozgásukat megtartsák. A citoplazma streaming fokozza diffúzió és elősegíti a kívánt anyagok, például tápanyagok, és a nem kívánt anyagok, például hulladékok és sejttörmelék mozgatását a cellában.