Študovať bunková fyziológia je o tom, ako a prečo bunky konajú tak, ako konajú. Ako bunky menia svoje správanie na základe prostredia, ako napríklad delenie v reakcii na signál z vaše telo hovorí, že potrebujete viac nových buniek a ako bunky interpretujú a chápu dané prostredie signály?
Rovnako dôležité ako to, prečo bunky konajú tak, ako konajú, je dôvod, prečo idú tam, kam idú, a práve tam prichádza bunková motilita. Motilita buniek je pohyb bunky z jedného miesta na druhé prostredníctvom spotreby energie.
Niekedy sa to nazýva mobilita buniek, ale mobilita buniek je ten správnejší termín a ten, na ktorý by ste si mali zvyknúť.
Prečo sú teda dôležité pohyblivé bunky?
Vaše telo sa spolieha na vaše bunky a tkanivá správne fungujú, aby zostali zdravé, ale tiež sa spolieha na to, aby tieto bunky a tkanivá boli na správnom mieste v správnom čase.
Popremýšľajte o tom: Nemohli ste sa spoľahnúť, že vaše kožné bunky pomôžu udržať patogény mimo vášho systému, napríklad ak by neboli správne organizované
na vonkajšej strane tela. A vaše obličkové bunky? Veľa šťastia v ich správnej funkcii, ak nie sú správne usporiadané vo vašich obličkách, kde môžu filtrovať vašu krv.Pohyblivosť buniek pomáha zabezpečiť, aby sa vaše bunky dostali tam, kde majú byť. To je obzvlášť dôležité pri vývoji tkanív. Progenitorové „kmeňové“ bunky sa často nenachádzajú vedľa úplne zrelých buniek. Tieto bunky sa vyvinú do zrelého tkaniva a potom migrujú tam, kam majú ísť.
Čo je zapojené do bunkovej motility?
Spomeňte si na svoje kožné bunky, napríklad. Vonkajšie vrstvy kožných buniek plnia niektoré z najdôležitejších funkcií vášho tela. Tvoria nepremokavú vrstvu, ktorá udržuje vonku vlhkosť a vaše telesné tekutiny dovnútra, pomáhajú blokovať prenikanie patogénov do tela a pomáhajú regulovať vašu telesnú teplotu.
Čo však s progenitorovými bunkami, z ktorých sa vyvinú zrelé bunky pokožky? Nachádzajú sa v hlbších vrstvách pokožky a po dozretí sa pohybujú na povrch.
Bez bunkovej mobility by to vaša pokožka nedokázala regenerovať sa správne, čo by malo ďalekosiahle účinky na vaše zdravie. Rovnaký koncept platí aj pre ďalšie tkanivá: zrelé bunky, ktoré nemôžu migrovať na správne miesto vo vašom tele, vám jednoducho nepomôžu udržať zdravie.
Jednobunkové organizmy
Mobilita buniek je tiež dôležité pre jednobunkové organizmy. Dobre, takže chápete, prečo je bunková mobilita dôležitá u zvierat, rastlín a iných mnohobunkových organizmov. Čo však s jednobunkovými organizmami, ako sú baktérie?
Migrácia je rozhodujúca aj pre jednotlivé bunky. Motilita umožňuje napríklad baktériám pohybovať sa smerom k zdrojom živín a preč od škodlivých zlúčenín, ktoré by ich inak mohli zabiť. Motilita pomáha baktériám prežiť dlhšie a naďalej sa rozdeľujú, aby mohli odovzdať svoje gény na budúcu generáciu.
Ako sa bunky pohybujú?
Keď hovoríte o bunkovej mobilite, väčšinu práce vykonajú dve organely: mihalnice a bičíky.
Cilia sú malé, vlasové štruktúry, ktoré vyčnievajú z bunky. Sú poháňané motorickými bielkovinami a sú schopné pohybovať sa tam a späť veslovacím pohybom, čo pomáha poháňať bunku dopredu. Cilia môže tiež hýbať prostredím okolo bunka. Napríklad mihalnice na bunkách, ktoré lemujú vaše dýchacie cesty, neustále „riadkujú“ nežiaduce častice hore a von z vašich pľúc.
Určité bunky, ako spermie a baktérie, získajú väčšinu svojej mobility prostredníctvom bičíky. Flagella sú bičom podobné štruktúry, ktoré sa pohybujú ako vrtuľa a poháňajú bunku vpred. Umožňujú bunkám „plávať“ od stimulov alebo k nim.
Pohyb cytoskeletov a buniek
Zatiaľ čo mihalnice aj bičíky môžu bunku poháňať priamo, cytoskelet, skupina štrukturálnych proteínov dôležitých pre udržanie tvaru bunky, tiež hrá kľúčovú úlohu v bunkovej motilite.
Konkrétne vaše bunky používajú proteín tzv aktín, súčasť cytoskeletu, na pomoc pri riadení motility. Aktínové vlákna sú vysoko dynamické a môžu sa skrátiť alebo predĺžiť podľa potrieb bunky. Predĺženie aktínových vlákien v jednom smere a zatiahnutie v druhom smere tlačí bunku dopredu a umožňuje bunke pohyb.
Čo vedie bunkovú pohyblivosť?
Takže teraz viete, ako sa bunky pohybujú, ale ako vedia, kam majú ísť? Jedna odpoveď je chemotaxiaalebo pohyb v reakcii na chemický stimul.
Bunky prirodzene obsahujú špeciálne proteíny nazývané receptory, ktoré sa nachádzajú na povrchu buniek. Tieto receptory dokážu snímať podmienky v prostredí buniek a prenášať signály do zvyšku buniek, aby sa pohybovali týmto alebo oným spôsobom.
Pozitívna chemotaxia podporuje pohyb smerom k stimulu. To je to, čo ženie spermie k plávaniu smerom k vajíčku v nádeji, že dôjde k oplodneniu. Vaše telo tiež používa pozitívnu chemotaxiu na stanovenie „cieľov“ pre novo vyvinuté bunky, takže keď sa novonarodená bunka dostane na určité miesto vo vašom tele, prestane sa pohybovať a zostane tam.
Negatívna chemotaxia znamená pohyb od stimulu. Napríklad sa môžu baktérie pokúsiť odkloniť od škodlivých zlúčenín a namiesto toho plávať smerom k priateľskejšiemu prostrediu, kde môžu rýchlejšie rásť a deliť sa.
Bunková motilita môže byť tiež pevne zapojená do vašich buniek, takže bunky vedia, na základe ktorých sa majú pohybovať genetika.
Druhy bunkovej motility
Teraz, keď poznáte základné dôvody, prečo a ako sa bunky pohybujú, sa pozrime na niekoľko príkladov zo skutočného sveta.
Vezmite biele krvinky ktoré tvoria súčasť vášho imunitného systému. Bunky fungujú tak, že cirkulujú v tele a hľadajú cudzie častice, ktoré by mohli byť škodlivé. Keď váš imunitný systém zistí niečo škodlivé, uvoľní v mieste infekcie chemikálie nazývané cytokíny.
Tieto cytokíny spúšťajú pozitívnu chemotaxiu. Tiahnu do oblasti viac imunitných buniek, aby vaše telo mohlo dosiahnuť správnu imunitnú odpoveď.
Viac príkladov bunkovej motility
Ďalším dôležitým príkladom bunkovej pohyblivosti je whojenie uzdravenia. Roztrhané a poškodené tkanivo je potrebné opraviť, takže poškodenie vašich tkanív povedie vášmu telu, aby začalo vytvárať nové bunky, ktoré nahradia poškodené. Jednoduché vytváranie nových buniek nestačí, aj tieto bunky však musia pohnúť sa cez roztrhané tkanivo a postupne ranu zapĺňať.
Príkladom nesprávneho pohybu buniek je rakovina. Za normálnych okolností vaše bunky migrujú iba do vymedzených oblastí tela. Chcete, aby migrovali všade tam, kde sú potrebné, a držte sa mimo oblastí tela, kde nie sú potrebné.
Rakovinové bunky však porušujú pravidlá. Môžu tunelovať cez „hranice“ medzi tkanivami (nazývané extracelulárna matrix) a napadnúť susedné tkanivá. Takto napríklad môže rakovina prsníka skončiť v kostiach alebo mozgu alebo na miestach, kde by ste za normálnych okolností určite nenašli prsné tkanivo.
Mobilita buniek: Čo potrebujete vedieť
Tu je všeobecný prehľad najdôležitejších bodov, ktoré treba pamätať:
- Motilita buniek je pohyb bunky z jedného miesta na druhé. Je to proces, ktorý využíva energiu.
- Pohyb je riadený cytoskeletom bunky a môže zahŕňať špecializované organely mihalnice a bičíky.
- Bunky môžu vedieť, kam a ako sa majú pohybovať na základe genetiky. Môžu tiež reagovať na chemické signály z okolia, ktoré tzv chemotaxia.
- Pozitívna chemotaxia je pohyb smerom k podnetom, zatiaľ čo negatívna chemotaxia je pohyb od neho.
- Motilita buniek je dôležitý pre celkové fungovanie organizmu. V ľudskom tele hrá dôležitú úlohu v imunita a liečenie.
- Ak sa mobilita buniek pokazí, môže to prispieť k chorobám, vrátane rakovina.
Súvisiace témy bunkovej biológie:
- Bunkové delenie a rast: Prehľad mitózy a meiózy
- Adenozíntrifosfát (ATP): definícia, štruktúra a funkcia
- Plazmová membrána: definícia, štruktúra a funkcia (so schémou)
- Bunková stena: definícia, štruktúra a funkcia (s diagramom)
- Génová expresia v prokaryotoch