Tartalom
- Miért van szükség a sejtekre egy citoszkeletont?
- A citoszkeleton előnyei a sejtek számára
- Milyen alkotóelemek alkotják a citoszkeletet
- A méret számít
- A mikrotubulusok szerepe a citoszkeletonban
- Mikrotubulusok és mozgás a sejtben
- Mikrotubulusok és sejtmozgás
- A közbenső szálak szerepe a citoszkeletonban
- Köztes szálak és Organelle rögzítés
- A mikrofilamentumok szerepe a citoszkeletonban
- Mikroszálas vetületek
Valószínűleg már ismeri a saját csontvázának az életében játszott szerepét; megadja a test felépítését és segít mozogni.
Nélkül inkább egy emberi blob-nak lenne, mint egy mozgó, működőképes embernek. Ahogy a neve is sugallja, a citoszkeleton nagyon hasonló célt szolgál prokarióta és eukarióta sejtek.
Gondolkozott már azon azon, hogy mi teszi a sejteket kereknek, és megakadályozza őket abban, hogy összeomlanak vékony földgömbökbe? Vagy hogyan szervezi és mozog a sejt belsejében lévõ sok szerv, és hogyan mozog maga a sejt? Ezeket a funkciókat a sejtek citoszkeletonra támasztják alá.
A citoszkeleton fontos szerkezeti egysége valójában a citoplazmában lévő proteinszálak hálózata, amely megadja a sejt alakját és lehetővé teszi fontos funkciók ellátását, például a sejtmozgást.
További információ a többi sejt organellájáról és funkcióiról.
Miért van szükség a sejtekre egy citoszkeletont?
Noha egyesek a sejteket strukturálatlannak tudják képzelni, a sejtbiológiában alkalmazott nagy teljesítményű mikroszkópok feltárják, hogy a sejtek nagyon szervezettek.
Az egyik fő elem elengedhetetlen ezen alak és szervezettségi szint fenntartásához: citoszkeleton a sejt. A fehérje szálak, amelyek a citoszkeletont alkotják, a sejten keresztül szálak hálózatát alkotják.
Ez a hálózat szerkezeti támogatást nyújt a plazmamembránhoz, segít stabilizálni az organellákat a megfelelő helyzetükben, és lehetővé teszi a sejtek számára, hogy szükség szerint elkeverjék tartalmát. Egyes sejttípusok esetén a citoszkeleton lehetővé teszi a sejtek számára, hogy speciális struktúrák segítségével mozogjanak és elmozduljanak.
Ezek a proteinszálakból képződnek, amikor a sejtek mozgatásához szükségesek.
A cytoskeleton által a sejt alakításához nyújtott szolgáltatásnak sok értelme van. Akárcsak az emberi csontváz, a citoszkeleton fehérjehálózat olyan szerkezeti támogatást hoz létre, amely elengedhetetlen a sejt integritásának megőrzéséhez és annak megakadályozásához, hogy a sejt összeomljon a szomszédainak.
A nagyon folyékony membránnal rendelkező sejteknél a citoszkeletont alkotó fehérjék hálózata különösen fontos a sejttartalom megtartásában a sejtben.
Ezt nevezik membrán integritása.
A citoszkeleton előnyei a sejtek számára
Néhány magasan specializálódott sejt a citoszkeletonon is támaszkodik a szerkezeti támogatásra.
Ezeknél a celláknál a cella egyedi alakjának megőrzése lehetővé teszi a cella megfelelő működését. Ezek tartalmazzák neuronok, vagy az agysejtek, amelyeknek kerek sejtteste van, elágazó karok, úgynevezett dendritek és kinyújtott farok.
Ez a jellegzetes sejtforma lehetővé teszi, hogy az idegsejtek jeleket derítsenek ki dendrit karjuk segítségével, és továbbítsák ezeket a jeleket axon farokon és a szomszédos agysejt várakozó dendritjeibe. Az agysejtek így kommunikálnak egymással.
Az is értelme, hogy a sejtek részesülnek abban a szervezetben, amelyet a citoszkeletonok protein rosthálózata ad nekik. Az emberi testben több mint 200 sejttípus található, és a bolygó minden egyes emberében összesen mintegy 30 billió sejt található.
Az ezekben a sejtekben lévő organelláknak nagyon sokféleképpen kell működniük sejtfolyamatok, például a biomolekulák felépítése és lebontása, a test energiájának felszabadítása a felhasználáshoz, és számos olyan kémiai reakció végrehajtása, amelyek lehetővé teszik az életet.
Ahhoz, hogy ezek a funkciók egész organizmus szintjén jól működjenek, minden sejtnek hasonló struktúrára és működési módra van szüksége.
Milyen alkotóelemek alkotják a citoszkeletet
E fontos szerepek elvégzéséhez a citoszkeleton három különféle szálakra támaszkodik:
Ezek a rostok annyira végtelenül kicsi, hogy szabad szemmel teljesen láthatatlanok. A tudósok csak a elektron mikroszkóp a sejt belsejét nézegette.
Annak megítélése érdekében, hogy mekkora ezek a fehérjerostok, hasznos megérteni a nanométeres, amelyet néha nm-ként írnak. A nanométerek olyan mértékegységek, mint egy hüvelyk egy mértékegység.
Lehetséges, hogy a gyökérszavakból kitaláltál méter hogy a nanométeres egység a metrikus rendszerhez tartozik, akárcsak egy centiméter.
A méret számít
A tudósok nanométert használnak rendkívül kis dolgok, például atomok és fényhullámok mérésére.
Ennek oka az, hogy egy nanométer megegyezik a méter milliárdodjával. Ez azt jelenti, hogy ha egy amerikai mérőrendszerre átalakítva kb. 3 láb hosszú mérőbotot venne fel, és egy milliárd egyenlő darabra osztja, akkor egy darab egyenlő egy nanométerrel.
Képzelje el, hogy levághatja a sejt citoszkeletonját alkotó proteinszálakat, és megmérheti a átmérő a vágott arcon.
Az egyes szálak átmérője 3–25 nanométer legyen, az izzószál típusától függően. Ezért az emberi haj átmérője 75 000 nanométer. Mint látható, a citoszkeletont alkotó szálak hihetetlenül kicsik.
A mikrotubulusok a legnagyobb a citoszkeleton három szála közül, átmérőjük 20-25 nanométer. Köztes szálak a közepes méretű citoszkeletonok, átmérőjük körülbelül 10 nanométer.
A citoszkeletonban található legkisebb fehérjefonalak mikrofilamentumok. Ezek a szálszerű szálak mindössze 3–6 nanométer átmérőjűek.
Valójában ez akár 25 000-szer kisebb, mint egy átlagos emberi haj átmérője.
••• TudományA mikrotubulusok szerepe a citoszkeletonban
A mikrotubulusok a nevüket megkapják mind általános alakjuk, mind az általuk használt fehérje típusa alapján. Csövek alakúak, és az alfa- és béta-tubulin ismétlődő egységeiből állnak elő fehérje polimerek összekapcsolódnak.
További információ a mikrotubulusok fő funkciójáról a sejtekben.
Ha a mikrotubulus szálakat elektronmikroszkóppal nézzük, úgy néznek ki, mint egy kis fehérje lánca, amely szorosan spirális rácsba van csavart.
Minden fehérjeegység kötődik a körülötte lévő összes egységgel, nagyon erős, nagyon merev szerkezetet eredményezve. Valójában a mikrotubulusok a legkeményebb szerkezeti elemei, amelyeket az állati sejtekben találhat meg, amelyeknek sejtfala nincs, mint a növényi sejtek.
A mikrotubulumok azonban nemcsak merevek. Ezenkívül ellenállnak a kompressziós és csavaró erőknek. Ez a minőség növeli a mikrotubulus azon képességét, hogy nyomás alatt is fenntartsa a sejt alakját és integritását.
A mikrotubulusok is adják a sejtet polaritás, ami azt jelenti, hogy a cellának két egyedi oldala vagy pólusa van. Ez a polaritás része annak, amely lehetővé teszi a sejt számára az alkotóelemek, például az organellák és a citoszkeleton más részeinek megszervezését, mivel lehetőséget ad a sejtnek arra, hogy ezeket a komponenseket a pólusokhoz viszonyítva orientálja.
Mikrotubulusok és mozgás a sejtben
A mikrotubulusok is támogatják a sejttartalom mozgását a sejtben.
A mikrotubulus szálak sávokat képeznek, amelyek úgy viselkednek, mint a vasúti sín vagy az autópálya a cellában. Vezikulus transzporterek kövesse ezeket a sávokat, hogy mozgassa a sejtrakományt a citoplazmában. Ezek a pályák elengedhetetlenek a nem kívánt sejttartalom, például a hibásan összetapadott fehérjék, a régi vagy törött organellák és a patogének betolakodóinak, például baktériumok és vírusok eltávolításához.
A vezikulus transzporterek egyszerűen követik a helyes mikrotubulus nyomvonalat, hogy ezt a rakományt a sejt újrahasznosító központjába, a lizoszómában. Ott a lizoszóma egyes részeket megsemmisít és újrafelhasznál, más részeit pedig lebont.
A nyomkövető rendszer elősegíti a sejteknek az újonnan épített biomolekulák, például fehérjék és lipidek mozgatását a gyártó organellákból, és azon helyekre, ahol a sejtnek szüksége van a molekulákra.
Például a vezikulumok transzporterei mikrotubulus sávokat használnak a sejtmembrán fehérjék mozgatására az organellákból a sejtmembránba.
Mikrotubulusok és sejtmozgás
Csak néhány cella használhatja sejtmozgás utazni, és azok, amelyek általában a mikrotubulus rostokból készült speciális mozgásszerkezetekre támaszkodnak.
A sperma sejt valószínűleg a legegyszerűbb módszer ezen utazó sejtek megjelenítésére.
Mint tudod, a sperma sejtek kissé úgy néznek ki, mint a hosszú farkú oroszlányok, vagy csilló, amelyeket ostoroznak, hogy úszhassanak a rendeltetési helyükhöz és megtermékenyítsék egy tojássejtet. A sperma farok tubulinból készül, és példája egy mikrotubulus szálnak, amelyet a sejtek mozgására használnak.
A reprodukcióban egy másik jól ismert motilis szerkezet is szerepet játszik szempilla. Ezek a hajszerű mozgékonyságú struktúrák a petevezetékeket vonalba hozzák és hullámzó mozgással mozgatják a petesejtet a petevezetéken és a méhbe. Ezek a ciliumok mikrotubulus rostok.
A közbenső szálak szerepe a citoszkeletonban
A közbenső szálak a szálak második típusa, amelyek a citoszkeletonban találhatók. Képzelheti ezeket a cella valódi csontvázaként, mivel egyetlen szerepük a szerkezeti támogatás. Ezek a fehérjerostok tartalmaznak keratin, amely egy gyakori protein, amelyet fel lehet ismerni a testápolási termékekből.
Ez a fehérje alkotja az emberi hajot és a körmöket, valamint a bőr felső rétegét. Ugyancsak a fehérje képezi más állatok szarvát, karomát és patáját. A keratin nagyon erős és hasznos a károsodások elleni védelemben.
A közbenső filamentumok fő szerepe a strukturális fehérjék mátrixának kialakulása a sejt membrán. Ez olyan, mint egy támogató háló, amely struktúrát és formát ad a sejtnek. Ezenkívül rugalmasságot ad a sejtnek, lehetővé téve a stressz alatt történő rugalmas reagálást.
Köztes szálak és Organelle rögzítés
A közbenső szálak által elvégzett egyik fontos munka az, hogy elősegítse az organelláknak a sejt megfelelő helyén tartását. Például a közbenső filamentumok a magot a megfelelő helyen rögzítik a sejtben.
Ez a rögzítés döntő jelentőségű a sejtfolyamatokban, mivel a sejten belüli különféle organelláknak együtt kell működniük ezen sejtfunkciók végrehajtása érdekében. A atommag, ennek a fontos organellnek a citoszkeleton mátrixhoz történő rögzítése azt jelenti, hogy az olyan organellák, amelyek a nukleáris DNS utasításaira támaszkodnak a munkájuk elvégzéséhez, hírvivők és transzporterek segítségével könnyen elérhetik ezt az információt.
Ez a fontos feladat lehetetlen lehet, ha a sejtmag lehorgonyzott, mivel az átvivőknek és a transzportereknek körül kellene mozogniuk egy vándorló mag citoplazmájában.
A mikrofilamentumok szerepe a citoszkeletonban
Mikroszálak, más néven aktin szálak", az aktin fehérjék láncai, amelyek spirálrúdvá vannak csavarva. Ez a fehérje az izomsejtekben betöltött szerepéről ismert. Ott működnek egy másik fehérjével, az úgynevezett miozin az izmok összehúzódásának lehetővé tétele.
Ami a citoszkeletont illeti, a mikrofilamentumok csak a legkisebb szálakat tartalmazzák. Ők is a legdinamikusabbak. Mint minden citoszkeleton rost, a mikrofilamentumok a sejt szerkezeti támogatását is biztosítják. Egyedi tulajdonságaik miatt a mikrofilamentumok hajlamosak megjelenni a sejt szélein.
Az aktinszálak dinamikus jellege azt jelenti, hogy ezek a fehérjerostok gyorsan megváltoztathatják hosszát, hogy megfeleljenek a sejt változó szerkezeti igényeinek. Ez lehetővé teszi, hogy a cella megváltoztassa alakját vagy méretét, vagy akár formáját speciális előrejelzések amelyek a cellán kívülre esnek, mint például filopodiumok, lamellipódia és mikrovillusok.
Mikroszálas vetületek
El tudod képzelni filopodiumok úgy érzi, hogy egy sejt felismeri a környező környezetet, felveszi a kémiai jelzéseket és megváltoztatja a cellának az irányát, ha mozog. A tudósok néha filopódiát is hívnak mikrotüskék.
A Filopodia részét képezheti egy másik típusú speciális vetítésnek, lamellipódia. Ez egy lábszerű szerkezet, amely elősegíti a sejt mozgását és utazását.
mikrovillusok olyanok, mint apró szőrszálak vagy ujjak, amelyeket a sejt használ a diffúzió során. Ezeknek a kiemelkedéseknek a formája növeli a felületet, így több hely van a molekulák számára, hogy a membránon áthaladjanak olyan folyamatok révén, mint az abszorpció.
Ezek az ujjak elbűvölő funkciót is folytatnak, az úgynevezett citoplazma streaming.
Ez akkor fordul elő, amikor az aktin szálak a citoplazmán keresztül fésülnek, hogy mozogjanak. A citoplazma streaming növeli diffúzió és segít a kívánt anyagok, például tápanyagok, és a nem kívánt anyagok, például hulladékok és sejtmaradványok mozgatásában a sejtben.