Cytoskeleton: განმარტება, სტრუქტურა და ფუნქცია (დიაგრამით)

თქვენ ალბათ უკვე იცით, რა როლი აქვს თქვენს საკუთარ ჩონჩხს თქვენს ცხოვრებაში; ის აძლევს თქვენს სხეულის სტრუქტურას და დაგეხმარებათ მოძრაობაში.

ამის გარეშე თქვენ უფრო მეტად ჰგავხართ ადამიანის ბოლს, ვიდრე მოძრავ, მოქმედ ადამიანს. როგორც მისი სახელიდან ჩანს, ციტოსკლეტი ძალიან მსგავს დანიშნულებას ემსახურება პროკარიოტულ და ეუკარიოტული უჯრედები.

გიფიქრიათ ოდესმე, რა ხდის უჯრედებს მრგვალ სახეს და ხელს უშლის მათ პლანეტულ გლობუსებში ჩამონგრევას? ან როგორ ხდება ორგანიზმში უჯრედის შიგნით მრავალი ორგანელის ორგანიზება და გადაადგილება უჯრედის შიგნით, ან როგორ მოძრაობს უჯრედი? ყველა ამ ფუნქციისთვის უჯრედები ეყრდნობიან ციტოსკლეტს.

ციტოსკლეტის მნიშვნელოვანი სტრუქტურული ერთეული ნამდვილად წარმოადგენს ცილის ბოჭკოების ქსელს ციტოპლაზმა, რომელიც უჯრედს აძლევს ფორმას და საშუალებას აძლევს მას შეასრულოს მნიშვნელოვანი ფუნქციები, მაგალითად, უჯრედი მოძრაობა

წაიკითხეთ მეტი სხვა უჯრედების ორგანელებსა და ფუნქციებზე.

მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთ ადამიანს შეიძლება წარმოიდგინოს უჯრედები, როგორც სტრუქტურირებული, ძლიერი მიკროსკოპები, რომლებიც გამოიყენება უჯრედების ბიოლოგიაში, ცხადყოფს, რომ უჯრედები ძალიან ორგანიზებულია.

ორგანიზაციის ამ ფორმისა და დონის შესანარჩუნებლად აუცილებელია ერთი ძირითადი კომპონენტი: ციტოსკლეტი უჯრედისა. ცილოვანი ჩონჩხის შემადგენელი ცილოვანი ძაფები ქმნიან ბოჭკოების ქსელს უჯრედის გავლით.

ეს ქსელი უზრუნველყოფს სტრუქტურულ მხარდაჭერას პლაზმის მემბრანაში, ხელს უწყობს ორგანელების სტაბილურობას სათანადო მდგომარეობაში და საშუალებას აძლევს უჯრედს, საჭიროებისამებრ, აურიოს შინაარსი. ზოგიერთი უჯრედის ტიპისთვის, ციტოსკლეტი უჯრედის გადაადგილებისა და მოგზაურობის შესაძლებლობასაც კი აძლევს სპეციალიზირებული სტრუქტურების გამოყენებით.

ეს წარმოიქმნება ცილის ძაფებიდან, როდესაც საჭიროა უჯრედების გადაადგილებისთვის.

ციტო-ჩონჩხის მომსახურებას, რომელიც უჯრედის ფორმირებას ახდენს, ძალიან აზრი აქვს. ისევე, როგორც ადამიანის ჩონჩხი, ციტოსკლეტის ცილების ქსელი ქმნის სტრუქტურულ მხარდაჭერას, ანუ გადამწყვეტია უჯრედის მთლიანობის შესანარჩუნებლად და მის უჯრედში ჩამონგრევის თავიდან ასაცილებლად მეზობლები.

ძალიან თხევადი მემბრანის მქონე უჯრედებისთვის ცილების ჩონჩხი შედგენილი ცილების ქსელი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია უჯრედის შიგნით უჯრედის შინაარსის შესანარჩუნებლად.

Ამას ჰქვია გარსის მთლიანობა.

ზოგიერთი სპეციალიზებული უჯრედი ასევე ეყრდნობა ციტოსკლეტს სტრუქტურული მხარდაჭერისთვის.

ამ უჯრედებისათვის უჯრედის უნიკალური ფორმის შენარჩუნება საშუალებას აძლევს უჯრედს სწორად ფუნქციონირება. Ესენი მოიცავს ნეირონები, ან ტვინის უჯრედები, რომლებსაც აქვთ მრგვალი უჯრედული სხეულები, ტოტებიანი მკლავები, რომლებსაც დენდრიტებს უწოდებენ და დაჭიმულ კუდებს.

უჯრედის ეს დამახასიათებელი ფორმა საშუალებას აძლევს ნეირონებს მიიღონ სიგნალები დენდრიტის მკლავების გამოყენებით და გადაიტანეთ ეს სიგნალები აქსონის კუდებიდან და მეზობელი ტვინის მოსაცდელ დენდრიტებში საკანი ასე ურთიერთობენ ტვინის უჯრედები ერთმანეთთან.

ასევე ლოგიკურია, რომ უჯრედები ისარგებლებენ იმ ორგანიზაციიდან, რომელსაც ციტოკონტროლის ცილოვანი ბოჭკოვანი ქსელი აძლევს მათ. ადამიანის სხეულში 200-ზე მეტი ტიპის უჯრედია და პლანეტის თითოეულ ადამიანში დაახლოებით 30 ტრილიონი უჯრედია.

ყველა ამ უჯრედში არსებულმა ორგანელებმა უნდა შეასრულონ ფართო სპექტრი უჯრედის პროცესები, როგორიცაა ბიომოლეკულების აგება და დაშლა, ენერგიის გამოყოფა ორგანიზმისთვის და უამრავი ქიმიური რეაქციის განხორციელება, რაც სიცოცხლის შესაძლებლობას იძლევა.

იმისათვის, რომ ამ ფუნქციებმა კარგად იმუშაოს მთელი ორგანიზმის დონეზე, თითოეულ უჯრედს სჭირდება მსგავსი სტრუქტურა და საქმის კეთება.

ამ მნიშვნელოვანი როლების შესასრულებლად, ციტოსკლეტი ეყრდნობა სამ განსხვავებულ ტიპს:

1. მიკროტუბულები
2. შუალედური ძაფები
3. მიკროფილები

ეს ბოჭკოები ყველა იმდენად უსასრულოდ მცირეა, რომ ისინი თვალისთვის სრულიად უხილავი არიან. მეცნიერებმა ისინი მხოლოდ მაშინ აღმოაჩინეს ელექტრონული მიკროსკოპი შემოიტანა საკნის ინტერიერი.

იმის წარმოსადგენად, თუ რამდენად მცირეა ეს ცილოვანი ბოჭკოები, სასარგებლოა იმის გაგება, თუ რა არის ეს ცილოვანი ბოჭკოები ნანომეტრი, რომელიც ზოგჯერ იწერება როგორც nm. ნანომეტრი საზომი ერთეულია, ისევე როგორც ინჩი საზომი ერთეულია.

თქვენ ალბათ გამოიცანით ძირეული სიტყვიდან მეტრი რომ ნანომეტრიანი ერთეული ეკუთვნის მეტრულ სისტემას, ისევე როგორც სანტიმეტრი.

მეცნიერები ნანომეტრს იყენებენ უკიდურესად მცირე საგნების გასაზომად, როგორიცაა ატომები და სინათლის ტალღები.

ეს იმიტომ ხდება, რომ ერთი ნანომეტრი მეტრის მემილიარდელის ტოლია. ეს ნიშნავს, რომ თუ აიღე საზომი ჯოხი, რომლის სიგრძე დაახლოებით 3 მეტრია, გაზომვის ამერიკული სისტემა და გავყო იგი ერთ მილიარდ ტოლ ნაწილად, ერთი ცალი ერთს გაუტოლდება ნანომეტრი.

ახლა წარმოიდგინეთ, რომ შეგიძლიათ მოჭრათ ცილის ძაფები, რომლებიც ქმნიან უჯრედის ციტოსკლეტს და გაზომეთ ეს დიამეტრი მოჭრილი სახის გადაღმა.

თითოეული ბოჭკო დიამეტრით 3 და 25 ნანომეტრს შეადგენს, დამოკიდებულია ძაფის ტიპის მიხედვით. კონტექსტისთვის, ადამიანის თმის დიამეტრია 75,000 ნანომეტრი. როგორც ხედავთ, ძაფები, რომლებიც ქმნიან ციტოსკლეტს, წარმოუდგენლად მცირეა.

მიკროტუბულები ციტოსკლეტის სამი ბოჭკოდან ყველაზე დიდია, რომელთა დიამეტრი 20-დან 25 ნანომეტრამდეა. შუალედური ძაფები არიან ციტოსკლეტის საშუალო ზომის ბოჭკოები და მათი დიამეტრი 10 ნანომეტრია.

ციტოსკლეტში აღმოჩენილი ყველაზე მცირე ზომის ცილოვანი ძაფებია მიკროფილები. ამ ძაფის მსგავსი ბოჭკოების დიამეტრი მხოლოდ 3 – დან 6 ნანომეტრამდეა.

რეალური პირობებით, ეს 25000-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე ადამიანის საშუალო თმის დიამეტრი.

•••მეცნიერება

მიკროტუბულებს თავიანთი სახელი აქვთ როგორც მათი ზოგადი ფორმის, ასევე მათ შემცველი პროტეინის ტიპის მიხედვით. ისინი მილის მსგავსია და წარმოიქმნება ალფა- და ბეტა-ტუბულინის განმეორებითი ერთეულებისგან ცილაპოლიმერები ერთმანეთთან აკავშირებს.

წაიკითხეთ მეტი უჯრედებში მიკროტუბულების ძირითადი ფუნქციის შესახებ.

თუ მიკრო tubule ძაფებს დაათვალიერებთ ელექტრონული მიკროსკოპის ქვეშ, ისინი ჰგავს პატარა ცილების ჯაჭვებს, რომლებიც ერთმანეთში გადახვეულია მჭიდრო სპირალურ ქსელში.

თითოეული ცილის ერთეული უკავშირდება მის გარშემო არსებულ ყველა ერთეულს, წარმოქმნის ძალიან ძლიერ, ძალიან ხისტ სტრუქტურას. სინამდვილეში, მიკროტუბულები ყველაზე ხისტი სტრუქტურული კომპონენტია, რომელიც შეგიძლიათ იპოვოთ ცხოველურ უჯრედებში, რომლებსაც უჯრედის კედლები არ აქვთ, როგორც მცენარეულ უჯრედებს.

მაგრამ მიკროტუბულები არ არის მხოლოდ ხისტი. ისინი ასევე ეწინააღმდეგებიან შეკუმშვისა და გადახვევის ძალებს. ეს ხარისხი ზრდის მიკროტუბულის უნარს შეინარჩუნოს უჯრედის ფორმა და მთლიანობა, თუნდაც ზეწოლის ქვეშ.

მიკროტუბულები ასევე აძლევს უჯრედს პოლარობა, რაც ნიშნავს, რომ უჯრედს აქვს ორი უნიკალური მხარე, ან პოლუსი. ეს პოლარობა არის იმის ნაწილი, რაც საშუალებას აძლევს უჯრედს ორგანიზება გაუწიოს მის კომპონენტებს, მაგალითად, ორგანელებს და ციტო-ჩონჩხის სხვა ნაწილები, რადგან ის უჯრედს საშუალებას აძლევს, ამ კომპონენტებს მიმართოს ბოძები.

მიკროტუბულები ასევე ხელს უწყობენ უჯრედის შიგნით უჯრედის გადაადგილებას.

მიკროტუბულის ძაფები ქმნის ლიანდაგებს, რომლებიც მოქმედებს საკანში რკინიგზის ლიანდაგების ან მაგისტრალების მსგავსად. ვეზიკლების გადამტანები მიჰყევით ამ კვალს უჯრედის ტვირთის გადასაადგილებლად ციტოპლაზმაში. ამ კვალს გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს უჯრედისის არასასურველი შინაარსის მოსაშორებლად, როგორიცაა არასწორად დაკეცილი ცილები, ძველი ან გატეხილი ორგანულები და პათოგენური დამპყრობლები, როგორიცაა ბაქტერიები და ვირუსები.

ვეზიკლების ტრანსპორტიორები უბრალოდ მიჰყვებიან მიკროტუბულის სწორ კვალს, რომ ეს ტვირთი გადაიტანონ უჯრედის გადამუშავების ცენტრში, ლიზოსომა. იქ ლიზოსომა ხსნის და იყენებს ზოგიერთ ნაწილს და დეგრადირებს სხვა ნაწილებს.

საჩვენებელი სისტემა ასევე ეხმარება უჯრედს ახლად აშენებული ბიომოლეკულების, ცილებისა და ლიპიდების მსგავსად, წარმოების ორგანელებისაგან და იმ უჯრედების საჭირო ადგილებში გადატანაში.

მაგალითად, ბუშტუკების ტრანსპორტიორები იყენებენ მიკროტუბულურ ტრასებს უჯრედის მემბრანის ცილების ორგანოლელებიდან უჯრედის მემბრანის გადასაადგილებლად.

მხოლოდ ზოგიერთ უჯრედს შეუძლია გამოიყენოს უჯრედის გადაადგილება იმოგზაუროს და ის, ვინც ზოგადად ეყრდნობა მიკრო tubule ბოჭკოებისგან დამზადებულ სპეციალურ მოძრავ სტრუქტურებს.

სპერმის უჯრედი ალბათ ყველაზე მარტივი გზაა ამ მოგზაური უჯრედების ვიზუალიზაციისთვის.

როგორც მოგეხსენებათ, სპერმის უჯრედები ცოტათი ჰგავს გრძელი კუდის ბაგეებს, ან flagella, რომელსაც ისინი ათქვიფებენ, რათა დანიშნულების ადგილზე ბანაობენ და კვერცხუჯრედს განაყოფიერებენ. სპერმის კუდი დამზადებულია ტუბულინისგან და წარმოადგენს მიკროტუბულის ძაფის მაგალითს, რომელიც გამოიყენება უჯრედების გადაადგილებისთვის.

კიდევ ერთი ცნობილი მოძრავი სტრუქტურა ასევე ასრულებს როლს რეპროდუქციაში cilia. ეს თმის მსგავსი მოძრავი სტრუქტურები ფლოპიური მილების გასწვრივ და მოძრავი მოძრაობით იყენებენ კვერცხუჯრედის საშვილოსნოს მილში და საშვილოსნოში გადასაადგილებლად. ეს cilia მიკროტუბულის ბოჭკოებია.

შუალედური ძაფები არის მეორე ტიპის ბოჭკო, რომელიც გვხვდება ციტოკონსტრუქციაში. თქვენ შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ ეს, როგორც უჯრედის ნამდვილი ჩონჩხი, რადგან მათი ერთადერთი როლი სტრუქტურული საყრდენია. ეს ცილოვანი ბოჭკოები შეიცავს კერატინი, რომელიც არის ჩვეულებრივი ცილა, რომელსაც შესაძლოა აღიაროთ სხეულის მოვლის საშუალებებიდან.

ეს ცილა ქმნის ადამიანის თმას და თითებს, ასევე კანის ზედა ფენას. ეს ასევე არის ცილა, რომელიც ქმნის სხვა ცხოველების რქებს, ბრჭყალებს და ჩლიქებს. კერატინი ძალიან ძლიერი და სასარგებლოა დაზიანებისგან დასაცავად.

შუალედური ძაფების მთავარი როლი სტრუქტურული ცილების მატრიცის წარმოქმნაა უჯრედის მემბრანა. ეს ჰგავს დამხმარე ბადეს, რომელიც უჯრედს აძლევს სტრუქტურასა და ფორმას. იგი ასევე გარკვეულ ელასტიურობას ანიჭებს უჯრედს, რაც საშუალებას აძლევს მას მოქნილად რეაგიროს სტრესის დროს.

შუალედური ძაფების მიერ შესრულებული ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი საქმეა უჯრედისის სწორ ადგილებში ორგანელების გამართვა. მაგალითად, შუალედური ძაფები უჯრედში თავის შესაბამის ადგილას უდევს ბირთვს.

ამ დამაგრებას გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს უჯრედის პროცესებისთვის, რადგან უჯრედის შიგნით მდებარე სხვადასხვა ორგანელები უნდა მუშაობდნენ ერთად უჯრედული ფუნქციების შესასრულებლად. იმ შემთხვევაში თუ ბირთვი, ამ მნიშვნელოვანი ორგანოს ციტოკონტროლის მატრიქსთან შეერთება ნიშნავს, რომ ორგანელები, რომლებიც დნმ-ს ეყრდნობიან ინსტრუქციები ბირთვიდან, რომ შეასრულონ თავიანთი სამუშაოები, ადვილად შეუძლიათ ამ ინფორმაციის წვდომა მესინჯერების და გადამზიდავები.

ეს მნიშვნელოვანი ამოცანა შეიძლება შეუძლებელი იყოს, თუ ბირთვი არ იქნებოდა მიჯაჭვული, რადგან ამ მაცნეებსა და ტრანსპორტიორებს მოუხდებოდათ ციტოპლაზმაში მოხეტიალე ბირთვის ძებნა.

მიკროფილმენტები, ასევე მოუწოდა აქტინის ძაფები, არის აქტინის ცილების ჯაჭვები, რომლებიც გადახვეულია სპირალურ ჯოხში. ეს ცილა ყველაზე ცნობილია კუნთის უჯრედებში თავისი როლით. იქ ისინი მუშაობენ სხვა ცილებთან, რომელსაც ეწოდება მიოზინი კუნთების შეკუმშვის საშუალება.

როდესაც საქმე ციტოსკლეტს ეხება, მიკროფილები არ არის მხოლოდ ყველაზე პატარა ბოჭკოები. ისინი ასევე ყველაზე დინამიურები არიან. როგორც ციტოკონტროლის ყველა ბოჭკო, მიკროფილები უჯრედს სტრუქტურულ მხარდაჭერას ანიჭებს. უნიკალური თვისებების გამო მიკროფილმენტები უჯრედის კიდეებზე გამოჩნდება.

აქტინის ძაფების დინამიური ბუნება ნიშნავს, რომ ამ ცილოვან ბოჭკოებს შეუძლიათ სწრაფად შეცვალონ მათი სიგრძე, რათა დააკმაყოფილონ უჯრედის ცვალებადი სტრუქტურული მოთხოვნილებები. ეს საშუალებას აძლევს უჯრედს შეცვალოს მისი ფორმა ან ზომა ან თუნდაც ფორმა სპეციალური პროგნოზები რომლებიც ვრცელდება უჯრედის გარეთ, მაგალითად ფილოპოდია, ლამელიპოდია და მიკროვილი.

თქვენ წარმოიდგინეთ ფილოპოდია როგორც უჯრედები, რომელთა პროექტირება ხდება უჯრედის მიერ, რათა შეიგრძნონ მის გარშემო არსებული გარემო, შეარჩიონ ქიმიური ნიშნები და შეცვალონ კიდეც უჯრედის მიმართულება, თუ ის მოძრაობს. ზოგჯერ მეცნიერები ფილოპოდიასაც უწოდებენ მიკროსქემები.

ფილოპოდიას შეუძლია შეადგინოს სხვა ტიპის სპეციალური პროექტორის ნაწილი, ლამელიპოდია. ეს არის ფეხის მსგავსი სტრუქტურა, რომელიც უჯრედს ეხმარება და იმოძრაოს.

მიკროვილი ჰგავს პატარა თმებს ან თითებს, რომლებსაც უჯრედი იყენებს დიფუზიის დროს. ამ პროგნოზების ფორმა ზრდის ზედაპირის არეალს ისე, რომ უფრო მეტი სივრცეა მოლეკულების გადასაადგილებლად მემბრანზე ისეთი პროცესებით, როგორიცაა შეწოვა.

ეს თითები ასრულებს ასევე მომხიბლავ ფუნქციას, რომელსაც ე.წ. ციტოპლაზმის სტრიმინგი.

ეს ხდება მაშინ, როდესაც აქტინის ძაფები ციტოპლაზმაში კომბინირდება, რათა ის მოძრაობდეს. ციტოპლაზმის სტრიმინგი ზრდის დიფუზია და ხელს უწყობს სასურველი მასალების, როგორიცაა საკვები ნივთიერებების და არასასურველი მასალების, როგორიცაა ნარჩენების და უჯრედების ნარჩენების გადაადგილებას უჯრედის გარშემო.