რა არის მიკროტუბულების ძირითადი ფუნქცია უჯრედში?

მიკროტუბულები ზუსტად ასე ჟღერს: მიკროსკოპული ღრუ მილები, რომლებიც გვხვდება ევკარიოტული უჯრედების შიგნით და ზოგიერთი პროკარიოტული ბაქტერიული უჯრედები, რომლებიც უჯრედის სტრუქტურასა და მამოძრავებელ ფუნქციებს უზრუნველყოფს. ბიოლოგიის სტუდენტები სწავლის დროს სწავლობენ, რომ უჯრედები მხოლოდ ორი ტიპისაა: პროკარიოტული და ეუკარიოტული.

პროკარიოტული უჯრედები ქმნიან ერთუჯრედიან ორგანიზმებს, რომლებიც ნაპოვნია არქეასა და ბაქტერიების დომენებში, ლინეის ტაქსონომიის სისტემაში, ბიოლოგიური მთელი ცხოვრების კლასიფიკაციის სისტემა, ხოლო ეუკარიოტული უჯრედები ევკარიას სამფლობელოს ქვეშ ექცევა, რომელიც ზედამხედველობას უწევს protist, მცენარე, ცხოველები და სოკოები სამეფოები. მონერა სამეფო ეხება ბაქტერიებს. მიკროტუბულები ხელს უწყობენ უჯრედში მრავალ ფუნქციას, რაც ყველა მნიშვნელოვანია უჯრედული სიცოცხლისთვის.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

მიკროტუბულები არის პატარა, ღრუ, მძივის მსგავსი მილაკოვანი სტრუქტურები, რომლებიც უჯრედებს ეხმარება ფორმის შენარჩუნებაში. მიკროფილენტებთან და შუალედურ ძაფებთან ერთად, ისინი ქმნიან უჯრედის ციტოსკლეტს, ასევე მონაწილეობენ უჯრედის სხვადასხვა საავტომობილო ფუნქციებში.

როგორც უჯრედის ციტოსკლეტის ნაწილი, მიკროტუბულები ხელს უწყობენ:

• ფორმის მიცემა უჯრედებსა და უჯრედულ მემბრანებზე.
• უჯრედების მოძრაობა, რომელიც მოიცავს კუნთის უჯრედებში შეკუმშვას და სხვა.
• სპეციფიკური ორგანელების უჯრედში ტრანსპორტირება მიკროტუბულის "საგზაო გზების" ან "კონვეიერის ქამრების" საშუალებით.
• მიტოზი და მეიოზი: ქრომოსომების მოძრაობა უჯრედის გაყოფის დროს და მიტოზური შპინდის შექმნის დროს.
  

მიკროტუბულები არის პატარა, ღრუ, მძივის მსგავსი მილები ან მილები, რომელთა კედლები აგებულია 13 პროტოფილაქსების წრეში, რომლებიც შედგება ტუბულინის პოლიმერებისგან და გლობულური ცილისგან. მიკრო tubules ჰგავს მინიატურულ ვერსიებს beaded ჩინური თითის ხაფანგები. მიკროტუბულები შეიძლება გაიზარდოს 1000 – ჯერ, ვიდრე მათი სიგანე. დიმერების აწყობით შექმნილია - ერთი მოლეკულა, ან ორი იდენტური მოლეკულა, რომელიც ალფა და ბეტა ტუბულინის შეერთებულია - მიკროტუბულები არსებობს როგორც მცენარეულ, ასევე ცხოველურ უჯრედებში.

მცენარეულ უჯრედებში მიკროტუბულები იქმნება უჯრედის მრავალ ადგილას, მაგრამ ცხოველურ უჯრედებში - მიკროტუბულები იწყება ცენტროზომიდან, ორგანული უჯრედის ბირთვთან ახლოს, რომელიც ასევე მონაწილეობს უჯრედში დაყოფა. მინუს დასასრული წარმოადგენს მიკროტუბულის მიმაგრებულ ბოლოს, ხოლო მისი საპირისპიროა პლუს ბოლოს. მიკროტუბული იზრდება პლუს ბოლოს ტუბულინის დიმერების პოლიმერიზაციის გზით და მიკროტუბულები იკლებს მათი გამოყოფით.

მიკროტუბულები უჯრედს აძლევს სტრუქტურას, რათა დაეხმაროს მას წინააღმდეგობის გაწევა შეკუმშვისთვის და უზრუნველყოს მაგისტრალი, რომელშიც უჯრედში გადადის ბუშტუკები (ჩანთა მსგავსი სტრუქტურები, რომლებიც გადააქვთ ცილები და სხვა ტვირთი). მიკროტუბულები დაყოფის დროს განასხვავებენ გამრავლებულ ქრომოსომებს უჯრედის საპირისპირო ბოლოებს. ამ სტრუქტურებს შეუძლიათ იმუშაონ მარტო ან უჯრედის სხვა ელემენტებთან ერთად და შექმნან უფრო რთული სტრუქტურები, როგორიცაა ცენტრიოლები, cilia ან flagella.

მხოლოდ 25 ნანომეტრიანი დიამეტრით, მიკროტუბულები ხშირად იშლება და რეფორმირდება ისე სწრაფად, როგორც ეს უჯრედს სჭირდება. ტუბულინის ნახევარგამოყოფის პერიოდი მხოლოდ ერთი დღეა, მაგრამ მიკროტუბული შეიძლება არსებობდეს მხოლოდ 10 წუთის განმავლობაში, რადგან ისინი მუდმივ არასტაბილურ მდგომარეობაში არიან. ამ ტიპის არასტაბილურობას დინამიკურ არასტაბილურობას უწოდებენ და მიკროტუბლებს უჯრედის მოთხოვნილებების შესაბამისად აწყობა და დაშლა შეუძლიათ.

კომპონენტები, რომლებიც ქმნიან ციტოსკლეტს, შეიცავს სამი სხვადასხვა ტიპის ცილებისგან დამზადებულ ელემენტებს - მიკროფილამებს, შუალედურ ძაფებს და მიკროტუბულებს. ამ ცილის ვიწრო სტრუქტურაში შედის მიკროფილენტები, რომლებიც ხშირად ასოცირდება მიოზინთან, ძაფის მსგავსი ცილის წარმოქმნასთან, რომელიც გაერთიანებისას პროტეინის აქტინით (გრძელი, წვრილი ბოჭკოებით, რომლებსაც ”თხელ” ძაფებს უწოდებენ), ხელს უწყობს კუნთების უჯრედების შეკუმშვას და სიმკვრივისა და ფორმის მიწოდებას საკანი

მიკროფილები, მცირე ზომის ჯოხის მსგავსი სტრუქტურები, რომელთა საშუალო დიამეტრი 4-დან 7 ნმ-ს შორისაა, ასევე ხელს უწყობენ უჯრედულ მოძრაობას, გარდა იმ მუშაობისა, რომელსაც ისინი ასრულებენ ციტო-ჩონჩხში. შუალედური ძაფები, რომელთა დიამეტრია საშუალოდ 10 ნმ, მოქმედებს ჰალსტუხივით უჯრედის ორგანელებისა და ბირთვის დამაგრებით. ისინი ასევე ეხმარებიან უჯრედს დაძაბულობაში გაუძლოს.

მიკროტუბულები შეიძლება ჩანდეს სრულიად სტაბილური, მაგრამ ისინი მუდმივ ნაკადში არიან. ნებისმიერ მომენტში, მიკროტუბულების ჯგუფები შეიძლება დაშლის პროცესში იყვნენ, სხვები კი ზრდის პროცესში. მიკროტუბულის ზრდასთან ერთად, ჰეტეროდიმერები (ცილა, რომელიც შედგება ორი პოლიპეპტიდური ჯაჭვისგან) უზრუნველყოფს მიკროტუბულის ბოლოს ქუდებს, რომლებიც ჩამოიშლება, როდესაც ის კვლავ იკუმშება გამოყენებისთვის. მიკროტუბულების დინამიური არასტაბილურობა ითვლება სტაბილურ მდგომარეობად, განსხვავებით ნამდვილი წონასწორობისგან, რადგან მათ აქვთ შინაგანი არასტაბილურობა - მოძრაობენ ფორმაში და გარეთ.

უჯრედების დაყოფა არა მხოლოდ მნიშვნელოვანია სიცოცხლის გასამრავლებლად, არამედ ძველი უჯრედების ახალი წარმოსაქმნელად. მიკროტუბულები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ უჯრედების დაყოფაში, რადგან ხელს უწყობენ მიტოზური ხერხის წარმოქმნას, რომელიც მონაწილეობს ანაფაზის დროს დუბლირებული ქრომოსომების მიგრაციაში. როგორც "მაკრომოლეკულური მანქანა", მიტოზური ღერი ორი ქალიშვილი უჯრედის შექმნისას ჰყოფს გამრავლებულ ქრომოსომებს საპირისპირო მხარეებთან.

მიკროტუბულების პოლარობა, თანდართული ბოლო მინუსით, მცურავი კი პოზიტიურია, ეს მას კრიტიკულ და დინამიკურ ელემენტად აქცევს ბიპოლარული შპინგების დაჯგუფებისა და მიზნის მისაღწევად. Spindle– ის ორი პოლუსი, მიკროტუბულის სტრუქტურებისგან, ხელს უწყობს დუბლირებული ქრომოსომების საიმედოდ გამოყოფასა და გამოყოფას.

მიკროტუბულები ასევე ხელს უწყობენ უჯრედის იმ ნაწილებს, რომლებიც ეხმარება მას გადაადგილებაში და წარმოადგენს ცილინგის, ცენტრიოლების და flagella– ს სტრუქტურულ ელემენტებს. მაგალითად, მამაკაცის სპერმის უჯრედს აქვს გრძელი კუდი, რომელიც ეხმარება მას მიაღწიოს სასურველ დანიშნულების ადგილს, ქალის კვერცხუჯრედს. Flagellum (მრავლობითი რიცხვი flagella) ეწოდება, გრძელი ძაფის მსგავსი კუდი პლაზმის მემბრანის გარედან ვრცელდება და უჯრედის მოძრაობას აძლიერებს. უჯრედების უმეტესობას - მათ უჯრედებში, რომლებსაც აქვთ ისინი - ზოგადად აქვთ ერთიდან ორი flagella. როდესაც უჯრედები არსებობს უჯრედზე, ბევრი მათგანი ვრცელდება უჯრედის გარე პლაზმური მემბრანის მთლიანი ზედაპირის გასწვრივ.

მაგალითად, უჯრედების უჯრედები, რომლებიც ქალის ორგანიზმის საშვილოსნოს მილებს ემყარება, ხელს უწყობენ კვერცხუჯრედის გადატანას საშვილოსნოსკენ მიმავალ სპერმის უჯრედთან. ეუკარიოტული უჯრედების flagella და cilia არ არის სტრუქტურულად იგივე, რაც ნაპოვნია პროკარიოტულ უჯრედებში. მიკროტუბულებით აშენებული იგივე, ბიოლოგები მიკროტუბულების მოწყობას "9 + 2 მასივს" უწოდებენ, რადგან flagellum ან cilium შედგება ცხრა მიკროტუბულური წყვილისგან, რომელიც მოიცავს მიკროტუბულის დუეტს ცენტრი

მიკროტუბულის ფუნქციებისთვის საჭიროა ტუბულინის ცილები, უჯრედების დამაგრების ადგილები და ფერმენტების და სხვა ქიმიური აქტივობების საკოორდინაციო ცენტრები. Cilia და flagella- ში ტუბულინი მონაწილეობს მიკროტუბულის ცენტრალურ სტრუქტურაში, რომელიც მოიცავს სხვა სტრუქტურების შენატანებს, როგორიცაა დინეინის მკლავები, ნექსინის ბმულები და რადიალური სპიკები. ეს ელემენტები იძლევა მიკროტუბულებს შორის კომუნიკაციის საშუალებას, ერთმანეთთან ატარებს ისე, რომ მსგავსია აქტინისა და მიოზინის ძაფების მოძრაობა კუნთების შეკუმშვის დროს.

მიუხედავად იმისა, რომ cilia და flagellum შედგება მიკრო tubula სტრუქტურებისგან, მათი გადაადგილების გზები მკვეთრად განსხვავებულია. ერთი დროშა უჯრედს უბიძგებს ისე, როგორც თევზის კუდი გადააქვს თევზი წინ, გვერდით მათრახის მსგავსი მოძრაობით. დროშების წყვილს შეუძლია სინქრონიზირდეს მათი მოძრაობები უჯრედის წინსვლისკენ, მაგალითად, როგორ ფუნქციონირებს მოცურავის მკლავები მკერდის ინსულტის ბანაობისას.

Cilia, ბევრად უფრო მოკლეა, ვიდრე flagellum, ფარავს უჯრედის გარე გარსს. ციტოპლაზმა ასახელებს წამწამებს კოორდინირებულად გადაადგილების მიზნით, რათა უჯრედი აიღოს საჭირო მიმართულებით. მსვლელობის ბენდის მსგავსად, მათი ჰარმონიზებული მოძრაობები დროულად მიდის იმავე დრამზე. ინდივიდუალურად, ცილიუმის ან ფლაგელის მოძრაობა მუშაობს როგორც ერთი ნიჩბის მოძრაობა, ძლიერი საშუალებით გადის გარემოში უჯრედისკენ იმ მიმართულებით, რომლითაც საჭიროა წასვლა.

ეს აქტივობა შეიძლება წამში ათობით ინსულტის დროს მოხდეს და ერთი ინსულტი შეიძლება მოიცავდეს ათასობით წამწამის კოორდინაციას. მიკროსკოპის ქვეშ ხედავთ, რამდენად სწრაფად რეაგირებენ ცილიატორები თავიანთ გარემოში არსებულ დაბრკოლებებზე მიმართულებების სწრაფად შეცვლით. ბიოლოგები ჯერ კიდევ სწავლობენ, თუ როგორ რეაგირებენ ასე სწრაფად და ჯერ კიდევ არ აქვთ აღმოჩენილი საკომუნიკაციო მექანიზმი, რომლითაც უჯრედის შიდა ნაწილები ეუბნებიან წამწამებსა და დროშებს, როგორ, როდის და სად უნდა წავიდნენ.

მიკროტუბულები ემსახურება უჯრედში ტრანსპორტირების სისტემას უჯრედში მიტოქონდრიების, ორგანელებისა და ბუშტუკების გადასაადგილებლად. ზოგი მკვლევარი აღნიშნავს იმას, თუ როგორ მუშაობს ეს პროცესი, მიკროტუბულების მსგავსია კონვეიერის ღვედებთან სხვა მკვლევარები მათ უწოდებენ საჩვენებელ სისტემას, რომლითაც მიტოქონდრია, ორგანოელები და ბუშტუკები გადაადგილდებიან საკანი

როგორც უჯრედის ენერგეტიკული ქარხნები, მიტოქონდრია არის სტრუქტურები ან პატარა ორგანოები, რომლებშიც ხდება სუნთქვა და ენერგიის წარმოება - ორივე ბიოქიმიური პროცესია. Organelles შედგება მრავალი მცირე, მაგრამ სპეციალიზირებული სტრუქტურისგან უჯრედისში, თითოეულს აქვს საკუთარი ფუნქციები. ვეზიკულები არის ჩანთა მსგავსი პატარა სტრუქტურები, რომლებიც შეიძლება შეიცავდეს სითხეებს ან სხვა ნივთიერებებს, როგორიცაა ჰაერი. პლაზმური მემბრანისგან წარმოიქმნება ვეზიკლები, იჭიმება და ქმნის ლიპიდური ორსაფეხურით შემოფარგლულ სფეროს მსგავს ტომრს.

მიკროტუბულების მძივის მსგავსი კონსტრუქცია წარმოადგენს კონვეიერის სარტყელს, ტრასასა და გზატკეცილს უჯრედისში ბუშტუკების, ორგანელებისა და სხვა ელემენტების ტრანსპორტირებისთვის საჭირო ადგილებში. ეუკარიოტულ უჯრედებში მიკროტუბულის ძრავები მოიცავს კინესინები, რომლებიც მიკროტუბულის პლუს ბოლოსკენ გადადიან - ბოლომდე, რომელიც იზრდება - და დინეინი რომლებიც გადადიან საპირისპირო ან მინუს ბოლოში, სადაც მიკროტუბული ერთვის პლაზმურ მემბრანს.

როგორც "საავტომობილო" ცილები, კინეზინები მიკროტუბულის გასწვრივ მოძრაობენ ორგანელებზე, მიტოქონდრიებსა და ბუშტუკებზე ძაფები უჯრედის ენერგიის ვალუტის ჰიდროლიზის საშუალებით, ადენოზინტრიფოსფატი ან ATP. სხვა საავტომობილო ცილა, დინეინი, მიდის ამ სტრუქტურებს საწინააღმდეგო მიმართულებით მიკროტუბულის ძაფების გასწვრივ უჯრედის მინუს ბოლოსკენ ATP– ში შენახული ქიმიური ენერგიის გარდაქმნით. კინეზინებიც და დინეინებიც ცილების ძრავებია, რომლებიც გამოიყენება უჯრედების დაყოფის დროს.

ბოლოდროინდელი გამოკვლევების თანახმად, როდესაც დინეინის ცილები მიდიან მიკროტუბულის მინუს მხარის ბოლომდე, ისინი იქ იკრიბებიან, ვიდრე ვარდებიან. ისინი მთელს მანძილზე ხტუნაობენ, რათა დაუკავშირდნენ სხვა მიკროტუბულს და შექმნან ის, რასაც ზოგი მეცნიერი უწოდებს "ასტერებს", რომელსაც მეცნიერები ფიქრობენ იყოს მნიშვნელოვანი პროცესი მიტოზური შუბლის ფორმირებისას, მრავალი მიკროტუბულის ერთჯერადი ფორმირებით კონფიგურაცია

მიტოზური ღერი არის "ფეხბურთის ფორმის" მოლეკულური სტრუქტურა, რომელიც ქრომოსომებს საპირისპირო ბოლოებში სწევს უჯრედის გაყოფამდე და ქმნის ორ ქალიშვილ უჯრედს.

უჯრედული ცხოვრების შესწავლა გრძელდება მას შემდეგ, რაც ამ ნაწილში პირველი მიკროსკოპი გამოიგონა მე -16 საუკუნის, მაგრამ მობილური ტელეფონებში მხოლოდ ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში მოხდა წინსვლა ბიოლოგია მაგალითად, მკვლევარებმა მხოლოდ 1985 წელს აღმოაჩინეს მოტორული ცილა კინეზინ -1, ვიდეო-გაძლიერებული სინათლის მიკროსკოპის გამოყენებით.

ამ მომენტამდე მოტორული ცილები არსებობდა, როგორც მკვლევარებისთვის უცნობი იდუმალი მოლეკულების კლასი. ტექნოლოგიის განვითარებასთან ერთად და კვლევები გრძელდება, მკვლევარები იმედოვნებენ, რომ უჯრედში ღრმად ჩაღრმავდებიან ყველაფრის გასარკვევად, რისი სწავლაც შეუძლიათ უჯრედის შიდა მუშაობას ჩაირთოს.