あなたはおそらくあなた自身の骨格があなたの人生で果たす役割をすでに知っているでしょう。 それはあなたの体の構造を与え、あなたが動くのを助けます。
それがなければ、あなたは動く、機能する人というよりも人間の塊のようになります。 その名前が示すように、細胞骨格は原核生物と非常に類似した目的を果たします 真核細胞.
何が細胞を丸く見せ、細胞がぬるぬるした塊に崩壊するのを防ぐのか疑問に思ったことはありますか？ または、細胞内のいくつの細胞小器官が細胞内で組織化して動き回るのか、あるいは細胞自体がどのように移動するのか？ 細胞はこれらすべての機能を細胞骨格に依存しています。
細胞骨格の重要な構造単位は、実際にはタンパク質繊維のネットワークです。 細胞にその形を与え、細胞などの重要な機能を実行できるようにする細胞質 移動。
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なぜ細胞は細胞骨格を必要とするのですか？
細胞を構造化されていないものと考える人もいるかもしれませんが、細胞生物学で使用される強力な顕微鏡は、細胞が非常に組織化されていることを示しています。
この形と組織のレベルを維持するには、1つの主要なコンポーネントが不可欠です。 細胞骨格 セルの。 細胞骨格を構成するタンパク質フィラメントは、細胞を通る繊維のネットワークを形成します。
このネットワークは、原形質膜に構造的サポートを提供し、オルガネラを適切な位置に安定させるのに役立ち、細胞が必要に応じてその内容物をシャッフルできるようにします。 一部の細胞タイプでは、細胞骨格により、特殊な構造を使用して細胞が移動および移動することも可能になります。
これらは、細胞の移動に必要なときにタンパク質フィラメントから形成されます。
細胞骨格が細胞を形作るために提供するサービスは非常に理にかなっています。 人間の骨格と同じように、細胞骨格タンパク質ネットワークは、 細胞の完全性を維持し、細胞が崩壊するのを防ぐために重要です 隣人。
非常に流動性の高い膜を持つ細胞の場合、細胞骨格を構成するタンパク質のネットワークは、細胞の内容物を細胞内に維持するために特に重要です。
これは呼ばれます 膜の完全性.
細胞の細胞骨格の利点
高度に特殊化された細胞の中には、構造的サポートを細胞骨格に依存しているものもあります。
これらのセルでは、セルの固有の形状を維持することで、セルが適切に機能することが可能になります。 これらには以下が含まれます ニューロン、または脳細胞。丸い細胞体、樹状突起と呼ばれる枝分かれした腕、伸びた尾を持っています。
この特徴的な細胞形状により、ニューロンは樹状突起の腕を使用して信号をキャッチすることができます そしてそれらの信号を軸索の尾を通って隣接する脳の待機中の樹状突起に渡します 細胞。 これは、脳細胞が互いに通信する方法です。
また、細胞骨格のタンパク質繊維ネットワークが細胞に与える組織から細胞が恩恵を受けることも理にかなっています。 人体には200種類以上の細胞があり、地球上のすべての人間には合計で約30兆個の細胞があります。
これらすべての細胞の細胞小器官は、多種多様な細胞小器官を実行する必要があります 細胞プロセス生体分子の構築と分解、体が使用するエネルギーの放出、生命を可能にする多くの化学反応の実行など。
これらの機能が生物全体のレベルでうまく機能するためには、各細胞が同じような構造と方法を必要とします。
細胞骨格を構成するコンポーネント
これらの重要な役割を果たすために、細胞骨格は3つの異なるタイプのフィラメントに依存しています。
- 微小管
- 中間径フィラメント
- マイクロフィラメント
これらの繊維はすべて非常に小さいため、肉眼では完全に見えません。 科学者は、の発明後にのみそれらを発見しました 電子顕微鏡 セルの内部が見えるようになりました。
これらのタンパク質繊維がどれだけ小さいかを視覚化するには、 ナノメートル、nmと表記されることもあります。 ナノメートルは、インチが測定単位であるのと同じように、測定単位です。
あなたはルートワードから推測したかもしれません メーター ナノメートル単位は、センチメートルと同じようにメートル法に属します。
サイズの問題
科学者はナノメートルを使用して、原子や光波などの非常に小さなものを測定します。
これは、1ナノメートルが10億分の1メートルに等しいためです。 これは、メーター測定スティックを使用した場合、これを変換すると約3フィートの長さになることを意味します。 アメリカの測定システム、そしてそれを10億の等しい部分に分割すると、1つの単一の部分は1に等しくなります ナノメートル。
ここで、細胞の細胞骨格を構成するタンパク質フィラメントを切断して、 直径 切断面全体。
各ファイバーの直径は、フィラメントのタイプに応じて3〜25ナノメートルになります。 文脈上、人間の髪の毛の直径は75,000ナノメートルです。 ご覧のとおり、細胞骨格を構成するフィラメントは非常に小さいです。
微小管 は細胞骨格の3つの繊維の中で最大で、直径20〜25ナノメートルでクロックインします。 中間径フィラメント は細胞骨格の中型繊維で、直径は約10ナノメートルです。
細胞骨格に見られる最小のタンパク質フィラメントは マイクロフィラメント. これらの糸状の繊維は、直径がわずか3〜6ナノメートルです。
実世界では、これは平均的な人間の髪の毛の直径の25,000分の1です。
•••科学
細胞骨格における微小管の役割
微小管は、その一般的な形状と含まれるタンパク質の種類の両方からその名前が付けられています。 それらは管状であり、アルファチューブリンとベータチューブリンの繰り返し単位から形成されます タンパク質ポリマー 一緒にリンクします。
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電子顕微鏡で微小管フィラメントを見ると、小さなタンパク質の鎖がねじれて密な螺旋状の格子になっているように見えます。
各タンパク質ユニットは、その周囲のすべてのユニットと結合し、非常に強力で非常に剛性の高い構造を生成します。 実際、微小管は動物細胞に見られる最も硬い構造成分であり、植物細胞のように細胞壁を持っていません。
しかし、微小管は硬いだけではありません。 また、圧縮力やねじり力にも抵抗します。 この品質は、圧力下でも細胞の形状と完全性を維持する微小管の能力を高めます。
微小管も細胞に与える 極性、これは、セルに2つの固有の側面または極があることを意味します。 この極性は、細胞が細胞小器官や細胞小器官などの構成要素を組織化することを可能にするものの一部です。 細胞骨格の他の部分は、細胞に関連してそれらのコンポーネントを方向付ける方法を与えるためです。 極。
微小管と細胞内の動き
微小管はまた、細胞内の細胞内容物の動きをサポートします。
微小管フィラメントは線路を形成し、細胞内の線路や高速道路のように機能します。 小胞輸送体 これらのトラックをたどって、細胞質内で細胞カーゴを動かします。 これらのトラックは、誤って折りたたまれたタンパク質、古いまたは壊れた細胞小器官、細菌やウイルスなどの病原体侵入者などの不要な細胞内容物を除去するために重要です。
小胞輸送体は、正しい微小管トラックをたどるだけで、この貨物をセルのリサイクルセンターである リソソーム. そこで、リソソームはいくつかの部分を回収して再利用し、他の部分を分解します。
トラックシステムはまた、細胞がタンパク質や脂質などの新しく構築された生体分子を製造オルガネラから細胞が分子を必要とする場所に移動するのを助けます。
たとえば、小胞輸送体は微小管トラックを使用して、細胞膜タンパク質を細胞小器官から細胞膜に移動させます。
微小管と細胞運動
一部のセルのみが使用できます 細胞運動 旅行するために、そして一般的に微小管繊維で作られた特殊な運動構造に依存しているもの。
精子細胞は、おそらくこれらの移動細胞を視覚化する最も簡単な方法です。
ご存知のように、精子細胞は尾が長いオタマジャクシのように見えます。 べん毛、彼らは目的地まで泳ぎ、卵細胞を受精させるために鞭打ちます。 精子の尾はチューブリンでできており、細胞の移動に使用される微小管フィラメントの例です。
別のよく知られている運動構造も生殖に役割を果たしています 繊毛. これらの毛のような運動構造は卵管を裏打ちし、手を振る動作を使用して卵管を通って子宮に卵子を移動させます。 これらの繊毛は微小管繊維です。
細胞骨格における中間径フィラメントの役割
中間径フィラメントは、細胞骨格に見られる2番目のタイプの繊維です。 それらの唯一の役割は構造的サポートであるため、これらを細胞の真の骨格として描くことができます。 これらのタンパク質繊維には ケラチン、これはボディケア製品から認識できる一般的なタンパク質です。
このタンパク質は、人間の髪の毛や爪、そして皮膚の最上層を構成します。 また、他の動物の角、鉤爪、ひづめを形成するタンパク質でもあります。 ケラチンは非常に強く、損傷から保護するのに役立ちます。
中間径フィラメントの主な役割は、構造タンパク質のマトリックスの形成です。 細胞膜. これは、細胞に構造と形状を与える支持メッシュのようなものです。 また、細胞にある程度の弾力性を与え、ストレス下で柔軟に反応できるようにします。
中間径フィラメントとオルガネラアンカー
中間径フィラメントによって実行される重要な仕事の1つは、細胞内の適切な場所に細胞小器官を保持するのを助けることです。 たとえば、中間径フィラメントは細胞内の適切な場所に核を固定します。
細胞内のさまざまな細胞小器官がそれらの細胞機能を実行するために一緒に働く必要があるので、この固定は細胞プロセスにとって重要です。 の場合 核、この重要な細胞小器官を細胞骨格マトリックスにつなぐということは、DNAに依存する細胞小器官が 中核からの仕事をするための指示は、メッセンジャーを使用してその情報に簡単にアクセスできます。 トランスポーター。
核が固定されていなければ、この重要なタスクは不可能かもしれません。なぜなら、それらのメッセンジャーとトランスポーターは、細胞質をさまよっている核を探し回る必要があるからです。
細胞骨格におけるマイクロフィラメントの役割
マイクロフィラメント、別名 アクチンフィラメントは、らせん状の棒にねじれたアクチンタンパク質の鎖です。 このタンパク質は、筋細胞におけるその役割で最もよく知られています。 そこで、彼らはと呼ばれる別のタンパク質と連携します ミオシン 筋肉の収縮を可能にします。
細胞骨格に関して言えば、マイクロフィラメントは単なる最小の繊維ではありません。 それらはまた最も動的です。 すべての細胞骨格繊維と同様に、マイクロフィラメントは細胞の構造的サポートを提供します。 それらの独特の特徴のために、マイクロフィラメントは細胞の端に現れる傾向があります。
アクチンフィラメントの動的な性質は、これらのタンパク質繊維が細胞の変化する構造的ニーズを満たすために長さをすばやく変えることができることを意味します。 これにより、セルの形状やサイズ、さらには形状を変更することが可能になります 特別な予測 セルの外側に伸びる 糸状仮足, 葉状仮足 そして 微絨毛.
マイクロフィラメントプロジェクション
想像できるでしょう 糸状仮足 細胞が周囲の環境を感知するために投射する触覚として、化学的手がかりを拾い上げ、細胞が動いている場合は細胞の方向を変えることさえあります。 科学者は時々糸状仮足と呼ぶこともあります マイクロスパイク.
糸状仮足は、別のタイプの特別な投影の一部を形成することができます、 葉状仮足. これは、細胞の移動と移動を助ける足のような構造です。
微絨毛 拡散中に細胞が使用する小さな毛や指のようなものです。 これらの突起の形状により表面積が増加するため、吸収などのプロセスを通じて分子が膜を横切って移動するためのスペースが増えます。
これらの指はまた、と呼ばれる魅力的な機能を実行します 原形質流動.
これは、アクチンフィラメントが細胞質をくしで通り抜けて細胞質を動かし続けるときに発生します。 原形質流動ブースト 拡散 栄養素などの必要な物質や、老廃物や細胞の破片などの不要な物質を細胞内で移動させるのに役立ちます。