Која је главна функција микротубула у ћелији?

Микротубуле тачно звуче: микроскопске шупље цеви које се налазе унутар еукариотских ћелија и неке ћелије прокарионтских бактерија које ћелији пружају структуру и моторичке функције. Студенти биологије током студија сазнају да постоје само две врсте ћелија: прокариотске и еукариотске.

Прокариотске ћелије чине једноћелијске организме који се налазе у доменима Арцхаеа и Бацтериа у систему Линнае таксономије, биолошком систем класификације целокупног живота, док еукариотске ћелије потпадају под домен Еукариа, који надгледа протистичке, биљне, животињске и гљиве царства. Царство Монера односи се на бактерије. Микротубуле доприносе вишеструким функцијама унутар ћелије, које су све важне за ћелијски живот.

ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)

Микротубуле су малене, шупље цевасте структуре налик зрнима које помажу ћелијама да задрже свој облик. Заједно са микрофиламентима и средњим нитима, они чине цитоскелет ћелије, као и учествују у различитим моторичким функцијама ћелије.

Као део цитоскелета ћелије, микротубуле доприносе:

• Давање облика ћелијама и ћелијским мембранама.
• Кретање ћелија, што укључује контракцију у мишићним ћелијама и још много тога.
• Превоз одређених органела унутар ћелије путем „путева“ или „транспортних трака“ микротубула.
• Митоза и мејоза: кретање хромозома током дељења ћелија и стварање митотског вретена.
  

Микротубуле су мале, шупље цевчице или цеви сличне зрнима са зидовима изграђеним у кругу од 13 протофиламената који се састоје од полимера тубулина и глобуларног протеина. Микротубуле подсећају на минијатурне верзије кинеских замки за прсте у облику зрна. Микротубуле могу да нарасту 1.000 пута дуже од њихове ширине. Израђени скупом димера - један молекул или два идентична молекула спојена алфа и бета тубулином - микротубуле постоје и у биљним и у животињским ћелијама.

У биљним ћелијама микротубуле се формирају на многим местима у ћелији, али у животињским ћелијама, микротубуле започињу код центросома, органеле у близини језгра ћелије која такође учествује у ћелији подела. Минусни крај представља прикачени крај микротубуле, док је његова супротност плус крај. Микротубуле расту на плус страни полимеризацијом димета тубулина, а микротубуле се смањују њиховим ослобађањем.

Микротубули дају структуру ћелији како би јој помогли да се одупре компресији и обезбедили аутопут у коме се везикуле (врећасте структуре које преносе протеине и други терет) крећу кроз ћелију. Микротубули такође раздвајају реплициране хромозоме на супротне крајеве ћелије током деобе. Ове структуре могу да раде саме или заједно са другим елементима ћелије да би створиле сложеније структуре попут центриола, трепавица или бича.

Са пречником од само 25 нанометара, микротубуле се често распадају и реформишу онолико брзо колико ћелији требају. Полуживот тубулина је само око један дан, али микротубуле могу постојати само 10 минута јер су у сталном стању нестабилности. Ова врста нестабилности назива се динамичка нестабилност, а микротубуле се могу саставити и раставити као одговор на потребе ћелије.

Компоненте које чине цитоскелет укључују елементе израђене од три различите врсте протеина - микрофиламенти, средњи филаменти и микротубуле. Најужа од ових протеинских структура укључује микрофиламенте, често повезане са миозином, протеинском творбом сличном нити која, када се комбинује са протеином актином (дуга, танка влакна која се називају и „танким“ филаментима), помаже у контракцији мишићних ћелија и обезбеђује укоченост и облик ћелија.

Микрофиламенти, мале структуре попут штапића, просечног пречника између 4 до 7 нм, такође доприносе кретању ћелија поред рада који обављају у цитоскелетону. Интермедијарни филаменти, у просеку пречника 10 нм, делују попут везивања осигуравајући ћелијске органеле и језгро. Такође помажу ћелији да издржи напетост.

Микротубуле могу изгледати потпуно стабилно, али су у сталном току. У било ком тренутку, групе микротубула могу бити у процесу растварања, док су друге у процесу раста. Како микротубула расте, хетеродимери (протеин који се састоји од два полипептидна ланца) обезбеђују поклопце на крају микротубуле, који се скидају када се поново скупи за употребу. Сматра се да је динамичка нестабилност микротубула стабилно стање за разлику од истинске равнотеже јер имају унутрашњу нестабилност - крећући се и излазећи из форме.

Подела ћелија није само важна за репродукцију живота, већ и за стварање нових ћелија од старих. Микротубуле играју важну улогу у подели ћелија доприносећи стварању митотског вретена, које игра улогу у миграцији дуплираних хромозома током анафазе. Као „макромолекуларна машина“, митотско вретено раздваја реплициране хромозоме на супротне стране приликом стварања две ћерке ћелије.

Поларитет микротубула, при чему је причвршћени крај минус, а плутајући крај позитиван, чини га критичним и динамичким елементом за груписање и намену биполарних вретена. Два пола вретена, направљена од структура микротубула, помажу у поузданом одвајању и раздвајању дуплираних хромозома.

Микротубуле такође доприносе деловима ћелије који јој помажу у кретању и структурни су елементи цилија, центриола и бичева. На пример, мушка сперматозоида има дугачак реп који јој помаже да дође до жељеног одредишта, женске јајне ћелије. Назван бичем (множина је бичеви), тај дугачки реп налик нитима протеже се од спољне стране плазматске мембране да би напајао кретање ћелије. Већина ћелија - у ћелијама које их имају - углавном имају једну до две бичеве. Када цилије постоје на ћелији, многи од њих се шире дуж целе површине спољне плазме мембране ћелије.

На пример, трепавице на ћелијама које постављају јајоводе женског организма помажу у кретању јајне ћелије до њеног судбоносног сусрета са ћелијом сперме на путу до материце. Бичеви и цилије еукариотских ћелија нису структурно исти као они који се налазе у прокариотским ћелијама. Саграђени са истим микротубулама, биолози аранжман микротубула називају „низом 9 + 2“, јер флагеллум или цилиум састоји се од девет парова микротубула у прстену који затвара дуо микротубула у центар.

Функције микротубула захтевају протеине тубулина, места сидрења и центре за координацију ензима и других хемијских активности унутар ћелије. У цилијама и бичевима, тубулин доприноси централној структури микротубуле, што укључује доприносе других структура попут динеинских кракова, нексинских веза и радијалних жбица. Ови елементи омогућавају комуникацију између микротубула, држећи их заједно на начин сличан ономе како се актински и миозински филаменти крећу током контракције мишића.

Иако се и трепавице и бичеви састоје од структура микротубула, начини њиховог кретања су различито различити. Један бичевац покреће ћелију на исти начин на који рибљи реп помера рибу напред, покретом бича у страну. Пар бичева може синхронизовати своје покрете да би покренуо ћелију напред, на пример како функционишу руке пливача када плива дојком.

Цилиа, много краћа од флагелума, покрива спољну мембрану ћелије. Цитоплазма сигнализира цилијама да се координирано крећу да би покретале ћелију у смеру у којем треба да иде. Попут марширајућег бенда, њихови усклађени покрети ступају у времену до истог бубњара. Појединачно, покрет цилијума или флагелума делује попут покрета једног весла, снажним потезом пролазећи кроз медиј покрећући ћелију у правцу у којем треба да иде.

Ова активност може се десити на десетине удараца у секунди, а један мождани удар укључује координацију хиљада трепавица. Под микроскопом можете да видите колико брзо трепере цилије реагују на препреке у свом окружењу тако што брзо мењају смер. Биолози још увек проучавају како реагују тако брзо и тек треба да открију механизам комуникације помоћу којег унутрашњи делови ћелије говоре трепавицама и бичевима како, када и где ићи.

Микротубуле служе као транспортни систем унутар ћелије за кретање митохондрија, органела и везикула кроз ћелију. Неки истраживачи се позивају на начин на који овај процес функционише тако што упоређују микротубуле сродне транспортним тракама други истраживачи их називају системом стаза којим се митохондрије, органеле и везикуле крећу кроз ћелија.

Као фабрике енергије у ћелији, митохондрији су структуре или мали органи у којима се јављају дисање и производња енергије - оба биохемијска процеса. Органеле се састоје од више малих, али специјализованих структура унутар ћелије, свака са својим функцијама. Везикуле су мале врећасте структуре које могу садржати течности или друге супстанце попут ваздуха. Везикули се формирају из плазматске мембране, прикљештају се да би створили врећу налик кугли затвореној липидним двослојем.

Конструкција микротубула налик на зрнце служи као транспортна трака, колосек или аутопут за транспорт везикула, органела и других елемената унутар ћелије до места на која треба да иду. Мотори микротубула у еукариотским ћелијама укључују кинезини, који се померају на плус крај микротубуле - крај који расте - и динеинс који се померају на супротни или минус крај где се микротубула веже за плаземску мембрану.

Као „моторни“ протеини, кинезини покрећу органеле, митохондрије и везикуле дуж микротубуле филаменти снагом хидролизе енергетске валуте ћелије, аденозин трифосфат или АТП. Други моторни протеин, динеин, хода овим структурама у супротном смеру дуж филамената микротубула ка минус крају ћелије претварајући хемијску енергију ускладиштену у АТП. И кинезини и динеини су протеински мотори који се користе током ћелијске деобе.

Недавне студије показују да се протеини дининеина када дођу на крај минус стране микротубуле окупљају тамо уместо да отпадају. Они скачу преко распона да би се повезали са другом микротубулом како би створили оно што неки научници називају "астрама", како научници мисле бити важан процес у формирању митотског вретена претварањем вишеструких микротубула у једну целину конфигурација.

Митотско вретено је молекуларна структура „фудбалског облика“ која вуче хромозоме на супротне крајеве непосредно пре раздвајања ћелије да би се створиле две ћерке ћелије.

Проучавање ћелијског живота траје од проналаска првог микроскопа у другом делу 16. века, али тек у последњих неколико деценија дошло је до напретка у ћелији биологија. На пример, истраживачи су открили моторни протеин кинесин-1 тек 1985. године уз употребу видео појачаног светлосног микроскопа.

До тада су моторички протеини постојали као класа мистериозних молекула непознатих истраживачима. Како технолошки развој напредује, а студије се настављају, истраживачи се надају да ће дубоко заронити у ћелију како би сазнали све што могу научити о томе како функционише унутрашњи рад ћелије неприметно.