Citoschelet: definiție, structură și funcție (cu diagramă)

Probabil că știi deja rolul pe care îl are propriul tău schelet în viața ta; dă structura corpului tău și te ajută să te miști.

Fără ea, ați fi mai mult ca o pată umană decât o persoană în mișcare, care funcționează. Așa cum sugerează și numele său, citoscheletul are un scop foarte similar în procariote și Celulele eucariote.

V-ați întrebat vreodată ce face celulele să arate rotunde și să le împiedice să se prăbușească în globuri slab? Sau cum se organizează și se deplasează numeroasele organite din interiorul celulei în interiorul celulei sau cum se deplasează celula în sine? Celulele se bazează pe un citoschelet pentru toate aceste funcții.

Unitatea structurală importantă a citoscheletului este într-adevăr o rețea de fibre proteice din citoplasmă care conferă celulei forma și îi permite să îndeplinească funcții importante, cum ar fi celula circulaţie.

Citiți mai multe despre organele și funcțiile altei celule.

În timp ce unii oameni ar putea imagina celulele ca fiind nestructurate, microscoapele puternice utilizate în biologia celulară dezvăluie că celulele sunt foarte organizate.

O componentă principală este vitală pentru menținerea acestei forme și niveluri de organizare: citoschelet a celulei. Filamentele proteice care alcătuiesc citoscheletul formează o rețea de fibre prin celulă.

Această rețea oferă suport structural membranei plasmatice, ajută la stabilizarea organitelor în pozițiile lor adecvate și permite celulei să amestece conținutul său în funcție de necesități. Pentru unele tipuri de celule, citoscheletul face posibilă chiar celula să se miște și să călătorească folosind structuri specializate.

Acestea se formează din filamentele proteice atunci când este necesar pentru locomoția celulară.

Serviciul oferit de citoschelet pentru modelarea celulei are mult sens. La fel ca scheletul uman, rețeaua de proteine ​​a citoscheletului creează un sprijin structural crucial pentru menținerea integrității celulei și pentru prevenirea prăbușirii acesteia în ea vecini.

Pentru celulele cu membrane foarte fluide, rețeaua de proteine ​​care alcătuiesc citoscheletul sunt deosebit de importante pentru păstrarea conținutului celular în interiorul celulei.

Aceasta se numește integritatea membranei.

Unele celule extrem de specializate se bazează, de asemenea, pe citoschelet pentru sprijin structural.

Pentru aceste celule, menținerea formei unice a celulei face posibilă funcționarea corectă a celulei. Acestea includ neuroni, sau celule cerebrale, care au corpuri celulare rotunde, brațe ramificate numite dendrite și cozi întinse.

Această formă caracteristică a celulei face posibil ca neuronii să capteze semnale folosind brațele lor dendrite și trece acele semnale prin cozile lor axonice și în dendritele de așteptare ale unui creier vecin celulă. Acesta este modul în care celulele creierului comunică între ele.

De asemenea, are sens că celulele beneficiază de organizația pe care rețeaua de fibre proteice a citoscheletului le oferă. Există peste 200 de tipuri de celule în corpul uman și un total total de aproximativ 30 de miliarde de celule în fiecare om de pe planetă.

Organele din toate aceste celule trebuie să aibă o mare varietate de procesele celulare, cum ar fi construirea și descompunerea biomoleculelor, eliberarea de energie pentru utilizare a organismului și efectuarea unei serii de reacții chimice care fac viața posibilă.

Pentru ca aceste funcții să funcționeze bine la un nivel întreg al organismului, fiecare celulă are nevoie de o structură și un mod de a face lucruri similare.

Pentru a îndeplini acele roluri importante, citoscheletul se bazează pe trei tipuri distincte de filamente:

1. Microtubuli
2. Filamente intermediare
3. Microfilamente

Aceste fibre sunt toate atât de infinit de mici încât sunt complet invizibile cu ochiul liber. Oamenii de știință le-au descoperit abia după invenția microscop electronic a adus la vedere interiorul celulei.

Pentru a vizualiza cât de mici sunt aceste fibre proteice, este util să înțelegeți conceptul de nanometru, care este uneori scris ca nm. Nanometrele sunt unități de măsură la fel ca un centimetru este o unitate de măsură.

S-ar putea să fi ghicit din cuvântul rădăcină metru că unitatea nanometrică aparține sistemului metric, la fel ca un centimetru.

Oamenii de știință folosesc nanometrele pentru a măsura lucruri extrem de mici, cum ar fi atomii și undele de lumină.

Acest lucru se datorează faptului că un nanometru este egal cu o miliardime de metru. Acest lucru înseamnă că, dacă ați luat un contor de măsurare, care are o lungime de aproximativ 3 picioare atunci când a fost convertit în Sistemul american de măsurare și împărțiți-l în un miliard de bucăți egale, o singură bucată ar fi egală cu una nanometru.

Acum imaginați-vă că ați putea tăia filamentele proteice care alcătuiesc citoscheletul celulei și le puteți măsura diametru peste fața tăiată.

Fiecare fibră ar măsura între 3 și 25 nanometri în diametru, în funcție de tipul de filament. Pentru context, un fir de păr uman are un diametru de 75.000 nanometri. După cum puteți vedea, filamentele care alcătuiesc citoscheletul sunt incredibil de mici.

Microtubuli sunt cele mai mari dintre cele trei fibre ale citoscheletului, având un diametru cuprins între 20 și 25 nanometri. Filamente intermediare sunt fibrele mijlocii ale citoscheletului și măsoară aproximativ 10 nanometri în diametru.

Cele mai mici filamente proteice găsite în citoschelet sunt microfilamente. Aceste fibre asemănătoare firelor măsoară doar 3 până la 6 nanometri în diametru.

În termeni reali, acesta este de până la 25.000 de ori mai mic decât diametrul unui păr mediu uman.

•••Știința

Microtubulii își primesc numele atât din forma generală, cât și din tipul de proteine ​​pe care le conțin. Ele sunt asemănătoare tuburilor și sunt formate din unități repetate de alfa și beta-tubulină proteinăpolimeri legând împreună.

Citiți mai multe despre funcția principală a microtubulilor din celule.

Dacă ar fi să vizualizați filamentele de microtubuli sub un microscop electronic, acestea ar arăta ca niște lanțuri de proteine ​​mici răsucite într-o rețea spirală strânsă.

Fiecare unitate proteică se leagă de toate unitățile din jurul ei, producând o structură foarte puternică, foarte rigidă. De fapt, microtubulii sunt cea mai rigidă componentă structurală pe care o puteți găsi în celulele animale, care nu au pereți celulari, așa cum au celulele vegetale.

Dar microtubulii nu sunt doar rigizi. De asemenea, rezistă forțelor de compresie și răsucire. Această calitate mărește capacitatea microtubulului de a menține forma și integritatea celulei, chiar și sub presiune.

Microtubulii dau și celula polaritate, ceea ce înseamnă că celula are două laturi unice sau poli. Această polaritate face parte din ceea ce face posibilă ca celula să își organizeze componentele, cum ar fi organele și alte porțiuni ale citoscheletului, deoarece oferă celulei o modalitate de a orienta aceste componente în raport cu stâlpi.

Microtubulii susțin, de asemenea, mișcarea conținutului celulei în interiorul celulei.

Filamentele de microtubuli formează șine, care acționează ca șine de cale ferată sau autostrăzi în celulă. Transportoare de vezicule urmați aceste piste pentru a deplasa încărcătura celulară în citoplasmă. Aceste piste sunt cruciale pentru eliminarea conținutului de celule nedorite, cum ar fi proteinele pliate greșit, organele vechi sau rupte și invadatorii de agenți patogeni, cum ar fi bacteriile și virușii.

Transportatorii de vezicule urmează pur și simplu calea corectă a microtubulilor pentru a muta această marfă la centrul de reciclare al celulei, cel lizozom. Acolo, lizozomul salvează și refolosește unele părți și degradează alte părți.

Sistemul de urmărire ajută, de asemenea, celula să mute biomoleculele nou construite, cum ar fi proteinele și lipidele, din organitele de fabricație și în locurile în care celula are nevoie de molecule.

De exemplu, transportorii de vezicule folosesc piste de microtubuli pentru a muta proteinele membranei celulare de la organite la membrana celulară.

Doar unele celule pot utiliza locomoția celulară pentru a călători, iar cele care se bazează în general pe structuri mobile specializate din fibre de microtubuli.

Celula spermatozoizilor este probabil cel mai simplu mod de a vizualiza aceste celule călătoare.

După cum știți, celulele spermei arată un pic ca mormolocul cu cozile lungi sau flagel, pe care le biciuiesc pentru a înota până la destinație și a fertiliza o celulă ovulă. Coada spermei este fabricată din tubulină și este un exemplu de filament de microtubuli utilizat pentru locomoția celulară.

O altă structură mobilă bine cunoscută joacă, de asemenea, un rol în reproducere este cilii. Aceste structuri mobile, precum parul, aliniază trompele uterine și folosesc o mișcare de fluturare pentru a muta oul prin trompa uterină și în uter. Acești cili sunt fibre de microtubuli.

Filamentele intermediare sunt al doilea tip de fibre găsite în citoschelet. Puteți să le imaginați ca pe adevăratul schelet al celulei, deoarece singurul lor rol este suportul structural. Aceste fibre proteice conțin keratina, care este o proteină obișnuită pe care o puteți recunoaște din produsele de îngrijire a corpului.

Această proteină formează părul și unghiile umane, precum și stratul superior al pielii. Este, de asemenea, proteina care formează coarne, gheare și copite ale altor animale. Keratina este foarte puternică și utilă pentru protejarea împotriva daunelor.

Rolul major al filamentelor intermediare este formarea matricei proteinelor structurale sub membrana celulara. Aceasta este ca o plasă de susținere care conferă structură și formă celulei. De asemenea, conferă o oarecare elasticitate celulei, permițându-i să răspundă flexibil la stres.

Una dintre sarcinile importante efectuate de filamentele intermediare este de a ajuta la menținerea organelor în locurile potrivite din interiorul celulei. De exemplu, filamentele intermediare ancorează nucleul în locul corespunzător al celulei.

Această ancorare este crucială pentru procesele celulare, deoarece diferitele organite din interiorul unei celule trebuie să lucreze împreună pentru a îndeplini acele funcții celulare. În cazul nucleu, legarea acestei organite importante la matricea citoscheletului înseamnă că organele care se bazează pe ADN instrucțiunile din nucleu pentru a-și face treaba pot accesa cu ușurință acele informații folosind mesageri și transportoare.

Această sarcină importantă ar putea fi imposibilă dacă nucleul nu ar fi ancorat, deoarece acei mesageri și transportatori ar trebui să călătorească prin căutarea prin citoplasmă a unui nucleu rătăcitor!

Microfilamente, numite și filamente de actină, sunt lanțuri de proteine ​​de actină răsucite într-o tijă spirală. Această proteină este cunoscută mai ales pentru rolul său în celulele musculare. Acolo lucrează cu o altă proteină numită miozină pentru a permite contracția musculară.

Când vine vorba de citoschelet, microfilamentele nu sunt doar cele mai mici fibre. Sunt, de asemenea, cele mai dinamice. La fel ca toate fibrele citoscheletului, microfilamentele oferă celulei sprijin structural. Datorită trăsăturilor lor unice, microfilamentele tind să apară la marginile celulei.

Natura dinamică a filamentelor de actină înseamnă că aceste fibre proteice își pot schimba rapid lungimile pentru a satisface nevoile structurale ale celulei. Acest lucru face posibil ca celula să își modifice forma sau dimensiunea sau chiar forma proiecții speciale care se extind în afara celulei, cum ar fi filopodia, lamellipodia și microvili.

Iti poti imagina filopodia ca senzori pe care o celulă îi proiectează să simtă mediul înconjurător, capătă indicii chimice și chiar schimbă direcția celulei, dacă se mișcă. Oamenii de știință numesc uneori și filopodii microspikes.

Filopodia poate face parte dintr-un alt tip de proiecție specială, lamellipodia. Aceasta este o structură asemănătoare piciorului care ajută celula să se miște și să se deplaseze.

Microvilli sunt ca niște fire de păr mici sau degete utilizate de celulă în timpul difuziei. Forma acestor proiecții mărește suprafața, astfel încât să existe mai mult spațiu pentru ca moleculele să se miște prin membrană prin procese precum absorbția.

Aceste degete îndeplinesc, de asemenea, o funcție fascinantă numită difuzarea citoplasmei.

Acest lucru se întâmplă atunci când filamentele de actină se pieptene prin citoplasmă pentru ao menține în mișcare. Fluxul de citoplasmă crește difuzie și ajută la mișcarea materialelor dorite, cum ar fi substanțele nutritive și materialele nedorite, cum ar fi deșeurile și resturile celulare, în jurul celulei.