Mi a mikrotubulusok fő funkciója a sejtben?

A mikrotubulusok pontosan így szólnak: az eukarióta sejtekben található mikroszkopikus üreges csövek és néhány prokarióta baktérium sejt, amelyek struktúrát és motoros funkciókat biztosítanak a sejt számára. A biológus hallgatók tanulmányaik során megtudják, hogy csak kétféle sejt létezik: prokarióta és eukarióta.

A prokarióta sejtek alkotják az egysejtű organizmusokat, amelyek az Archaea és a Bacteria doménekben találhatók, a Linnaean-féle taxonómia rendszerében. az egész élet osztályozási rendszere, míg az eukarióta sejtek az Eukarya tartomány alá tartoznak, amely felügyeli a protiszt, a növényeket, az állatokat és a gombákat királyságok. A Monera királyság baktériumokra utal. A mikrotubulusok a sejten belül több funkcióhoz járulnak hozzá, amelyek mindegyike fontos a sejt életében.

TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)

A mikrotubulusok apró, üreges, gyöngyszerű csőszerkezetek, amelyek elősegítik a sejtek alakjának fenntartását. A mikroszálakkal és a köztes szálakkal együtt alkotják a sejt citoszkeletont, valamint részt vesznek a sejt motoros funkcióiban.

A sejt citoszkeletonjának részeként a mikrotubulusok hozzájárulnak:

• Formát ad a sejteknek és a sejtmembránoknak.
• Sejtmozgás, amely magában foglalja az izomsejtek összehúzódását és így tovább.
• Specifikus organellák szállítása a sejtben mikrotubulus "utakon" vagy "szállítószalagokon" keresztül.
• Mitózis és meiózis: kromoszómák mozgása a sejtosztódás során és a mitotikus orsó létrehozása.
  

A mikrotubulusok kicsi, üreges, gyöngyszerű csövek vagy csövek, amelyek falai 13 protofil szál körében vannak kialakítva, amelyek tubulin és gömb alakú fehérje polimerjeiből állnak. A mikrotubulusok hasonlítanak a gyöngyös kínai ujjcsapdák miniatürizált változataira. A mikrotubulusok 1000-szer növekedhetnek, amíg szélesek. A dimerek - egyetlen molekula vagy két azonos molekula, alfa és béta tubulin összekapcsolásával - összeállításával mikrotubulusok léteznek mind a növényi, mind az állati sejtekben.

A növényi sejtekben a mikrotubulusok a sejten belül sok helyen képződnek, az állati sejtekben azonban a mikrotubulusok a centroszómánál kezdődik, a sejtmag közelében lévő organellán, amely szintén részt vesz a sejtben osztály. A mínusz vég a mikrotubulus csatolt végét jelenti, míg az ellentéte a plusz vége. A mikrotubulus plusz végén nő a tubulin dimerek polimerizációja révén, és a mikrotubulusok felszabadulásukkal zsugorodnak.

A mikrotubulusok struktúrát adnak a sejtnek, hogy segítsenek ellenállni a kompressziónak, és olyan autópályát biztosítsanak, amelyben a vezikulák (fehérjéket és más rakományt szállító tasakszerű struktúrák) mozognak a sejten. A mikrotubulusok a replikált kromoszómákat a sejt ellentétes végeire is elválasztják az osztódás során. Ezek a struktúrák önmagukban vagy a sejt más elemeivel együtt működve bonyolultabb struktúrákat alkothatnak, mint centriolák, csillók vagy flagellák.

A mindössze 25 nanométer átmérőjű mikrotubulusok gyakran feloszlanak és átalakulnak, amilyen gyorsan a sejtnek szüksége van rájuk. A tubulin felezési ideje csak egy nap, de egy mikrotubulus csak 10 percig létezhet, mivel állandó instabilitási állapotban vannak. Ezt a fajta instabilitást dinamikus instabilitásnak nevezzük, és a mikrotubulusok a sejt szükségleteire reagálva összeállhatnak és szétszerelhetők.

A citoszkeletont alkotó komponensek három különböző típusú fehérjéből - mikroszálakból, köztes szálakból és mikrotubulusokból - tartalmaznak elemeket. Ezek közül a legszűkebb fehérjeszerkezetek közé tartoznak a mikrofilamentumok, amelyek gyakran a miozinnal társulnak, egy szálszerű fehérjeképződéssel, amely kombinálva az aktin fehérjével (hosszú, vékony szálak, amelyeket "vékony" szálaknak is neveznek) segít összehúzni az izomsejteket, és merevséget és alakot biztosít a sejt.

A mikroszálak, a kis rúdszerű struktúrák, amelyek átlagos átmérője 4-7 nm között van, szintén hozzájárulnak a sejtek mozgásához a citoszkeletonban végzett munkájuk mellett. A köztes szálak, átlagosan 10 nm átmérőjűek, úgy kötődnek le, mint a sejtorganellák és a sejtmag rögzítése. Ezenkívül segítenek a sejtnek ellenállni a feszültségnek.

A mikrotubulusok teljesen stabilnak tűnhetnek, de állandó fluxusban vannak. Bármelyik pillanatban a mikrotubulusok csoportjai feloldódhatnak, míg mások növekedési folyamatban lehetnek. Ahogy a mikrotubulus növekszik, a heterodimerek (két polipeptidláncból álló fehérje) sapkákat biztosítanak a mikrotubulus végén, amelyek akkor jönnek le, amikor ismét felhasználásra zsugorodnak. A mikrotubulusok dinamikus instabilitását stabil állapotnak tekintik, szemben a valódi egyensúlyi állapotokkal, mivel ezek belső instabilitással rendelkeznek - mozognak formájukban és formájukon kívül.

A sejtosztódás nemcsak az élet reprodukciója szempontjából fontos, hanem új sejtek előállítása is a régiekből. A mikrotubulusok fontos szerepet játszanak a sejtosztódásban, mivel hozzájárulnak a mitotikus orsó kialakulásához, amely szerepet játszik a duplikált kromoszómák vándorlásában az anafázis során. Mint "makromolekuláris gép", a mitotikus orsó két leánysejt létrehozásakor szétválasztja a replikált kromoszómákat az ellenkező oldalakra.

A mikrotubulusok polaritása - a csatolt vég mínusz és az úszó vég pozitív - miatt kritikus és dinamikus elem a bipoláris orsócsoportosítás és cél szempontjából. Az orsó mikrotubulus-struktúrákból készült két pólusa segít megbízhatóan szétválasztani és szétválasztani a duplikált kromoszómákat.

A mikrotubulusok hozzájárulnak a sejt mozgását segítő részeihez, és a csillók, centriolák és flagellák szerkezeti elemei. A hím spermasejtnek például hosszú farka van, amely segíti a kívánt cél elérését, a női petesejtet. Flagellumnak hívják (a többes számú flagella), hogy a hosszú, fonalszerű farok a plazmamembrán külsejéből nyúlik ki, hogy a sejt mozgását táplálja. A legtöbb sejtben - olyan sejtekben, amelyek rendelkeznek velük - általában egy-két jelző van. Amikor csillók vannak a sejten, sokan elterjednek a sejt külső plazmamembránjának teljes felületén.

A női organizmus petevezetékét szegélyező sejtek csillói például elősegítik a petesejt sorsdöntő találkozását a méh felé vezető spermasejtjeivel. Az eukarióta sejtek flagellája és csillói szerkezetileg nem azonosak a prokarióta sejtekben találhatókkal. A mikrotubulusokkal megépített biológusok a mikrotubulus elrendezést "9 + 2 tömbnek" nevezik, mert a flagellum vagy a cilium kilenc mikrotubulus párból áll egy gyűrűben, amely egy mikrotubulus duót zár be a központ.

A mikrotubulus funkciókhoz tubulinfehérjékre, horgonyzó helyekre és koordinációs központokra van szükség az enzim és más kémiai aktivitásokhoz a sejten belül. Cilia és flagella esetében a tubulin hozzájárul a mikrotubulus központi struktúrájához, amely magában foglalja más struktúrák, például a dynein karok, a nexin kapcsolatok és a radiális küllők hozzájárulását is. Ezek az elemek lehetővé teszik a mikrotubulusok közötti kommunikációt, összetartva őket, hasonlóan ahhoz, ahogy az aktin és a miozin filamentái mozognak az izmok összehúzódása során.

Annak ellenére, hogy a csilló és a flagellum is mikrotubulus szerkezetekből áll, mozgásuk módja kifejezetten különbözik egymástól. Egyetlen flagellum a sejtet nagyjából ugyanúgy hajtja, mint egy hal farka, halat előre mozgatva, ostorszerű mozdulattal. Egy pár flagella szinkronizálhatja mozdulataikat a sejt előremozdítására, például arra, hogy az úszó karja hogyan működik, amikor a mellütést úszik.

Cilia, jóval rövidebb, mint a flagellum, eltakarja a sejt külső membránját. A citoplazma jelzi, hogy a csillók összehangoltan mozognak, és a sejtet a szükséges irányba tolják. Mint egy menetelő zenekar, harmonizált mozdulataik időben lépnek ugyanazon doboshoz. Egyénileg a cilium vagy a flagellum mozgása úgy működik, mint egyetlen evezőé, és erőteljes mozdulatokkal halad át a közegen, hogy a sejtet a szükséges irányba tolja.

Ez a tevékenység másodpercenként több tucat lökettel fordulhat elő, és egy löket több ezer csilló koordinációját vonhatja maga után. Mikroszkóp alatt láthatja, hogy a csillók milyen gyorsan reagálnak a környezetükben lévő akadályokra azáltal, hogy gyorsan irányt változtatnak. A biológusok még mindig tanulmányozzák, hogyan reagálnak ilyen gyorsan, és még nem fedezték fel azt a kommunikációs mechanizmust, amely révén a sejt belső részei megmondják a csillóknak és a flagelláknak, hogyan, mikor és hová menjenek.

A mikrotubulusok a sejten belüli szállítórendszerként szolgálnak, hogy a mitokondriumokat, az organellumokat és a vezikulákat a sejten keresztül mozgassák. Egyes kutatók arra hivatkoznak, hogy ez a folyamat hogyan működik úgy, hogy a szállítószalaghoz hasonló mikrotubulusokat hasonlítanak más kutatók olyan pályarendszerként emlegetik őket, amelyen keresztül a mitokondrium, az organellum és a vezikulum halad keresztül sejt.

A sejtben lévő energiagyárakként a mitokondriumok olyan struktúrák vagy kis szervek, amelyekben a légzés és az energiatermelés bekövetkezik - mindkettő biokémiai folyamat. Az organellumok a sejten belül több kicsi, de speciális struktúrából állnak, mindegyiknek megvan a maga funkciója. A vezikulák olyan kis tasakszerű szerkezetek, amelyek tartalmazhatnak folyadékokat vagy más anyagokat, például levegőt. A vezikulák a plazmamembránból képződve lecsípődve gömbszerű tasakot hoznak létre, amelyet egy lipid kettős réteg zár el.

A mikrotubulusok gyöngyszerű felépítése szállítószalagként, vágányként vagy autópályaként szolgál a vezikulák, organellák és egyéb elemek szállításához a sejten belül azokra a helyekre, ahová el kell menniük. Az eukarióta sejtekben található mikrotubulus motorok a következők: kinezineket, amelyek a mikrotubulus plusz végére - a növekvő végre - és dyneinek amelyek a szemközti vagy a mínusz vég felé mozognak, ahol a mikrotubulus a plazmamembránhoz kapcsolódik.

"Motor" fehérjékként a kinezinek a mikrotubulus mentén mozgatják az organellákat, a mitokondriumokat és a vezikulumokat az izzószálak a sejt energia pénznemének, az adenozin-trifoszfát hidrolízisének hatására vagy ATP. A másik motorfehérje, a dynein, az ATP-ben tárolt kémiai energia átalakításával a mikrotubulus-szálak mentén ellentétes irányban járja a sejteket a sejt mínusz vége felé. A sejtosztódás során mind a kininek, mind a dyneinek a fehérjemotorok.

A legfrissebb tanulmányok azt mutatják, hogy amikor a dynein fehérjék a mikrotubulus mínusz oldala végéig járnak, leesés helyett ott gyülekeznek. Átugranak a fesztávon, hogy csatlakozzanak egy másik mikrotubulushoz, hogy kialakítsák azt, amit egyes tudósok "őszirózsáknak" neveznek fontos folyamat lehet a mitotikus orsó kialakulásában azáltal, hogy a több mikrotubulust egyetlen egységbe morfondírozza konfiguráció.

A mitotikus orsó egy "futball alakú" molekulaszerkezet, amely a kromoszómákat az ellentétes végekbe húzza, még mielőtt a sejt szétválna, és két leánysejt képződik.

A sejtes élet vizsgálata az utóbbi mikroszkóp feltalálása óta folyik századból származik, de csak az elmúlt évtizedekben történt előrelépés a sejtekben biológia. Például a kutatók csak 1985-ben fedezték fel a kinezin-1 motorfehérjét videofokozott fénymikroszkóp használatával.

Addig a motorfehérjék a titokzatos molekulák olyan osztályaként léteztek, amelyeket a kutatók nem ismertek. A technológiai fejlesztések előrehaladtával és a tanulmányok folytatásával a kutatók reményeik szerint mélyen elmélyednek a sejtben megtudni mindent, amit csak megtudhatnak arról, hogy a sejt belső működése hogyan működik zökkenőmentesen.