Mikrotübüllerin Hücredeki Ana İşlevleri Nelerdir?

Mikrotübüller kulağa tam olarak öyle gelir: ökaryotik hücrelerde bulunan mikroskobik içi boş tüpler ve hücre için yapı ve motor işlevler sağlayan bazı prokaryotik bakteri hücreleri. Biyoloji öğrencileri çalışmaları sırasında sadece iki tür hücre olduğunu öğrenirler: prokaryotik ve ökaryotik.

Prokaryotik hücreler, biyolojik bir sistem olan Linnaean taksonomi sistemi altındaki Archaea ve Bacteria alanlarında bulunan tek hücreli organizmaları oluşturur. ökaryotik hücreler, protist, bitki, hayvan ve mantarları denetleyen Eukarya alanına girerken, tüm yaşamın sınıflandırma sistemi krallıklar. Monera krallığı bakterileri ifade eder. Mikrotübüller, hücre içinde tümü hücresel yaşam için önemli olan birçok fonksiyona katkıda bulunur.

TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)

Mikrotübüller, hücrelerin şeklini korumasına yardımcı olan küçük, içi boş, boncuk benzeri boru şeklindeki yapılardır. Mikrofilamentler ve ara filamentlerle birlikte hücrenin hücre iskeletini oluştururlar ve hücre için çeşitli motor fonksiyonlara katılırlar.

Hücrenin hücre iskeletinin bir parçası olarak, mikrotübüller aşağıdakilere katkıda bulunur:

• Hücrelere ve hücre zarlarına şekil verme.
• Kas hücrelerinde kasılma ve daha fazlasını içeren hücre hareketi.
• Belirli organellerin hücre içinde mikrotübül "yollar" veya "taşıma bantları" yoluyla taşınması.
• Mitoz ve mayoz: hücre bölünmesi ve mitotik iğciğin yaratılması sırasında kromozomların hareketi.
  

Mikrotübüller küçük, içi boş, boncuk benzeri borular veya tübülin polimerlerinden ve küresel proteinden oluşan 13 protofilamentten oluşan bir daire içinde inşa edilmiş duvarları olan tüplerdir. Mikrotübüller, boncuklu Çin parmak tuzaklarının minyatür versiyonlarına benziyor. Mikrotübüller genişlikleri kadar 1.000 kat büyüyebilir. Dimerlerin bir araya gelmesiyle üretilen - tek bir molekül veya alfa ve beta tübülinin bir araya geldiği iki özdeş molekül - mikrotübüller hem bitki hem de hayvan hücrelerinde bulunur.

Bitki hücrelerinde, hücrenin birçok yerinde mikrotübüller oluşur, ancak hayvan hücrelerinde mikrotübüller oluşur. hücrenin çekirdeğine yakın bir organel olan ve aynı zamanda hücreye katılan sentrozomda başlar. bölünme. Eksi uç, mikrotübülün bağlı ucunu temsil ederken, tersi artı uçtur. Mikrotübül, tübülin dimerlerinin polimerizasyonu yoluyla artı uçta büyür ve mikrotübüller, serbest bırakılmalarıyla küçülür.

Mikrotübüller, hücreye, sıkıştırmaya direnmesine yardımcı olmak ve veziküllerin (proteinleri ve diğer kargoları taşıyan kese benzeri yapılar) hücre boyunca hareket ettiği bir otoyol sağlamak için yapı verir. Mikrotübüller ayrıca bölünme sırasında bir hücrenin zıt uçlarına kopyalanmış kromozomları ayırır. Bu yapılar tek başına veya hücrenin diğer elemanları ile birlikte çalışarak merkezcil, silya veya kamçı gibi daha karmaşık yapılar oluşturabilir.

Yalnızca 25 nanometre çapındaki mikrotübüller, genellikle hücrenin ihtiyaç duyduğu kadar hızlı bir şekilde dağılır ve yeniden şekillenir. Tübülinin yarı ömrü sadece bir gündür, ancak sabit bir kararsızlık durumunda oldukları için bir mikrotübül sadece 10 dakika boyunca var olabilir. Bu tür bir kararsızlık dinamik kararsızlık olarak adlandırılır ve mikrotübüller hücrenin ihtiyaçlarına göre bir araya gelip demonte edilebilir.

Hücre iskeletini oluşturan bileşenler, mikrofilamentler, ara filamentler ve mikrotübüller olmak üzere üç farklı protein türünden yapılan elementleri içerir. Bu protein yapılarının en dar olanı, genellikle birleştiğinde iplik benzeri bir protein oluşumu olan miyozin ile ilişkili mikrofilamentleri içerir. protein aktin ile ("ince" filamentler olarak da adlandırılan uzun, ince lifler), kas hücrelerinin kasılmasına ve kaslara sertlik ve şekil verilmesine yardımcı olur. hücre.

Ortalama çapları 4 ila 7 nm arasında olan küçük çubuk benzeri yapılar olan mikrofilamentler, hücre iskeletinde yaptıkları işe ek olarak hücresel harekete de katkıda bulunurlar. Ortalama 10 nm çapındaki ara filamentler, hücre organellerini ve çekirdeği sabitleyerek bağlama gibi davranır. Ayrıca hücrenin gerginliğe dayanmasına yardımcı olurlar.

Mikrotübüller tamamen kararlı görünebilir, ancak sürekli bir akış halindedirler. Herhangi bir anda, mikrotübül grupları çözülme sürecinde olabilirken, diğerleri büyüme sürecinde olabilir. Mikrotübül büyüdükçe, heterodimerler (iki polipeptit zincirinden oluşan bir protein), mikrotübülün ucuna, tekrar kullanım için küçüldüğünde çıkan kapaklar sağlar. Mikrotübüllerin dinamik kararsızlığı, gerçek bir dengenin aksine sabit bir durum olarak kabul edilir, çünkü içsel kararsızlığa sahiptirler - formun içinde ve dışında hareket ederler.

Hücre bölünmesi sadece yaşamı yeniden üretmek için değil, eski hücrelerden yeni hücreler yapmak için de önemlidir. Mikrotübüller, anafaz sırasında çift kromozomların göçünde rol oynayan mitotik iğ oluşumuna katkıda bulunarak hücre bölünmesinde önemli bir rol oynar. Bir "makromoleküler makine" olarak, mitotik iğ, iki yavru hücre oluştururken kopyalanmış kromozomları zıt taraflara ayırır.

Ekli ucun eksi ve kayan ucun pozitif olduğu mikrotübüllerin polaritesi, onu bipolar iğ gruplaması ve amacı için kritik ve dinamik bir unsur haline getirir. Milin mikrotübül yapılarından yapılan iki kutbu, kopyalanmış kromozomları güvenilir bir şekilde ayırmaya ve ayırmaya yardımcı olur.

Mikrotübüller ayrıca hücrenin hareket etmesine yardımcı olan kısımlarına da katkıda bulunur ve kirpikler, merkezciller ve kamçıların yapısal elemanlarıdır. Örneğin erkek sperm hücresinin, istenen hedefe, kadın yumurtasına ulaşmasına yardımcı olan uzun bir kuyruğu vardır. Bir kamçı (çoğul kamçıdır) olarak adlandırılan bu uzun, iplik benzeri kuyruk, hücrenin hareketine güç sağlamak için plazma zarının dışından uzanır. Çoğu hücre - bunlara sahip hücrelerde - genellikle bir ila iki kamçıya sahiptir. Hücrede kirpikler bulunduğunda, bunların çoğu hücrenin dış plazma zarının tüm yüzeyi boyunca yayılır.

Örneğin, bir dişi organizmanın Fallop tüplerini kaplayan hücreler üzerindeki kirpikler, yumurtayı rahim yolculuğunda sperm hücresiyle kader buluşmasına taşımaya yardımcı olur. Ökaryotik hücrelerin flagella ve kirpikleri, prokaryotik hücrelerde bulunanlarla yapısal olarak aynı değildir. Mikrotübüllerle aynı şekilde inşa edilen biyologlar, mikrotübül düzenlemesine "9 + 2 dizisi" diyorlar çünkü bir flagellum veya siliyer, bir mikrotübül ikilisini çevreleyen bir halkada dokuz mikrotübül çiftinden oluşur. merkez.

Mikrotübül fonksiyonları, hücre içindeki enzim ve diğer kimyasal aktiviteler için tubulin proteinleri, ankraj yerleri ve koordinasyon merkezleri gerektirir. Kirpiklerde ve flagellada, tübülin, dynein kolları, neksin bağlantıları ve radyal parmaklıklar gibi diğer yapıların katkılarını içeren mikrotübülün merkezi yapısına katkıda bulunur. Bu elementler, aktin ve miyozin filamentlerinin kas kasılması sırasında hareket etmesine benzer bir şekilde mikrotübüller arasında iletişime izin verir.

Hem kirpikler hem de flagellum mikrotübül yapılardan oluşsa da, hareket şekilleri belirgin şekilde farklıdır. Tek bir kamçı, hücreyi, bir balığın kuyruğunun bir balığı iki yana kırbaç benzeri bir hareketle ileri doğru hareket ettirmesiyle aynı şekilde hareket ettirir. Bir çift kamçı, hücreyi ileriye doğru itmek için hareketlerini senkronize edebilir, tıpkı bir yüzücünün göğüs vuruşunu yüzerken kollarının nasıl çalıştığı gibi.

Flagellumdan çok daha kısa olan siller, hücrenin dış zarını kaplar. Sitoplazma, hücreyi gitmesi gereken yöne itmek için kirpiklere koordineli bir şekilde hareket etme sinyali verir. Bir bando gibi, ahenkli hareketlerinin hepsi aynı davulcuya zamanında adım atıyor. Bireysel olarak, bir siliyer veya kamçının hareketi, hücreyi gitmesi gereken yöne itmek için ortamdan güçlü bir vuruşla geçerek tek bir kürek gibi çalışır.

Bu aktivite saniyede düzinelerce vuruşta meydana gelebilir ve bir vuruş binlerce silyanın koordinasyonunu içerebilir. Mikroskop altında, sililerin hızla yön değiştirerek çevrelerindeki engellere ne kadar hızlı tepki verdiğini görebilirsiniz. Biyologlar hala nasıl bu kadar hızlı tepki verdiklerini araştırıyorlar ve hücrenin iç kısımlarının kirpiklere ve kamçıya nasıl, ne zaman ve nereye gideceklerini söylediği iletişim mekanizmasını henüz keşfetmediler.

Mikrotübüller, hücre içinde mitokondrileri, organelleri ve vezikülleri hareket ettirmek için hücre içinde taşıma sistemi görevi görür. Bazı araştırmacılar, mikrotübülleri taşıma bantlarına benzeterek bu sürecin nasıl işlediğine atıfta bulunurken, diğer araştırmacılar bunlara mitokondri, organeller ve veziküllerin hareket ettiği bir iz sistemi olarak atıfta bulunur. hücre.

Hücredeki enerji fabrikaları olarak mitokondri, her ikisi de biyokimyasal süreçler olan solunum ve enerji üretiminin gerçekleştiği yapılar veya küçük organlardır. Organeller, hücre içinde her biri kendi işlevlerine sahip çok sayıda küçük ama özel yapıdan oluşur. Veziküller, sıvı veya hava gibi diğer maddeleri içerebilen küçük kese benzeri yapılardır. Plazma zarından veziküller oluşur ve bir lipid çift tabakası ile çevrelenmiş küre benzeri bir kese oluşturmak için sıkışır.

Mikrotübüllerin boncuk benzeri yapısı, hücre içindeki vezikülleri, organelleri ve diğer elementleri gitmeleri gereken yerlere taşımak için bir taşıyıcı bant, yol veya otoyol görevi görür. Ökaryotik hücrelerdeki mikrotübül motorları şunları içerir: kinesinlermikrotübülün artı ucuna hareket eden – büyüyen uç – ve dineinler mikrotübülün plazma zarına bağlandığı ters veya eksi uca hareket eder.

"Motor" proteinler olarak kinesinler, mikrotübül boyunca organelleri, mitokondrileri ve vezikülleri hareket ettirir. hücrenin enerji para birimi olan adenozin trifosfatın hidroliz gücüyle filamentler veya ATP. Diğer motor protein olan dynein, ATP'de depolanan kimyasal enerjiyi dönüştürerek bu yapıları mikrotübül filamentleri boyunca hücrenin eksi ucuna doğru zıt yönde yürütür. Hem kinesinler hem de dineinler, hücre bölünmesi sırasında kullanılan protein motorlarıdır.

Son araştırmalar, dynein proteinlerinin mikrotübülün eksi tarafının sonuna doğru yürüdüklerinde, düşmek yerine orada toplandıklarını gösteriyor. Bazı bilim adamlarının "aster" dediği şeyi oluşturmak için başka bir mikrotübüle bağlanmak için açıklığın üzerinden atlarlar. çoklu mikrotübülleri tek bir mikrotübüle dönüştürerek mitotik iğ oluşumunda önemli bir süreç olabilir. yapılandırma.

Mitotik iğ, iki yavru hücre oluşturmak üzere hücre bölünmeden hemen önce kromozomları zıt uçlara sürükleyen "futbol biçimli" bir moleküler yapıdır.

Hücresel yaşam çalışması, ikinci bölümde ilk mikroskobun icadından bu yana devam etmektedir. 16. yüzyılın, ancak hücresel teknolojide ilerlemeler sadece son birkaç on yılda gerçekleşti. Biyoloji. Örneğin, araştırmacılar motor protein kinesin-1'i yalnızca 1985'te video ile güçlendirilmiş bir ışık mikroskobu kullanarak keşfettiler.

O noktaya kadar, motor proteinler, araştırmacılar tarafından bilinmeyen gizemli bir molekül sınıfı olarak var oldular. Teknolojideki gelişmeler ilerledikçe ve çalışmalar devam ederken, araştırmacılar hücrenin derinliklerine inmeyi umuyorlar. hücrenin iç işleyişinin nasıl işlediğine dair öğrenebilecekleri her şeyi öğrenmek için sorunsuz.