Tartalom
- TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
- A mikrotubulusok fő funkciói a sejtben
- Mik azok: mikrotubulus alkatrészek és felépítés
- Mikrotubulusok és a sejtek citoszkeletonja
- Mikrotubulusok és dinamikus instabilitás
- Mikrotubulusok, sejtosztódás és a mitotikus orsó
- A mikrotubulusok struktúrát adnak a Cilia és a Flagellum számára
- Cilia és Flagellum mozgalom
- A sejtek szállító rendszere
- A mikrotubuláris motorok két fő csoportja
- Tanulmányok továbbra is folynak
A mikrotubulusok pontosan hogyan hangzik: az eukarióta sejtekben található mikroszkopikus üreges csövek és néhány prokarióta baktérium sejt, amelyek a sejt szerkezetét és motoros funkcióit biztosítják. A biológiai hallgatók tanulmányaik során megtudják, hogy csak kétféle sejt létezik: prokarióta és eukarióta.
A prokarióta sejtek alkotják az Archaea és a baktériumok doménjeiben található egysejtű organizmusokat, a Linnaean taxonómiai rendszere alatt, amely minden élet biológiai osztályozási rendszere, míg az eukarióta sejtek az Eukarya tartomány alá tartoznak, amely a protiszta, a növény, az állatok és a gombák királyságát felügyeli. . A Monera királyság baktériumokra utal. A mikrotubulusok a sejt több funkciójához járulnak hozzá, amelyek mindegyike fontos a sejt életében.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
A mikrotubulumok apró, üreges, gyöngyszerű csőszerkezetek, amelyek elősegítik a sejtek alakjának fenntartását. A mikrofilamentumokkal és a közbenső filamentumokkal együtt képezik a sejt citoszkeletonját, és részt vesznek a sejt különféle motoros funkcióiban.
A mikrotubulusok fő funkciói a sejtben
A sejt citoszkeletonjának részeként a mikrotubulusok hozzájárulnak a következőkhöz:
Mik azok: mikrotubulus alkatrészek és felépítés
A mikrotubulusok kicsi, üreges, gyöngyszerű csövek vagy csövek, amelyek falát 13 protofilamenta körbe építették, és amelyek tubulin polimerjeiből és globuláris fehérjéből állnak. A mikrotubulusok a gyöngyös kínai ujjcsapdák miniatürizált változataira hasonlítanak. A mikrotubulusok szélessége 1000-szerese lehet. Dimerek összeállításával készítve - egyetlen molekula, vagy két azonos molekula, amelyek alfa- és béta-tubulinnal vannak összekapcsolva - mikrotubulumok léteznek mind növényi, mind állati sejtekben.
A növényi sejtekben a mikrotubulusok a sejt sok helyén kialakulnak, az állati sejtekben azonban a mikrotubulusok a centroszómánál kezdődnek, amely a sejtmagja közelében lévő szervcső, amely szintén részt vesz a sejtosztódásban. A mínuszvég a mikrotubulus csatolt végét jelöli, ellentétesen a pluszvéggel. A mikrotubulus a tubulin dimerek polimerizációjának plusz végén növekszik, és a mikrotubulusok felszabadulásuk során összehúzódnak.
A mikrotubulusok szerkezetet adnak a sejtnek, hogy segítsenek ellenállni a kompressziónak, és olyan utat biztosítsanak, amelyen a vezikulák (zsákszerű szerkezetek, amelyek fehérjéket és más rakományokat szállítanak) mozognak a sejtben. A mikrotubulusok megosztják egymás után a replikált kromoszómákat a sejt másik végéhez. Ezek a struktúrák önmagukban vagy a sejt más elemeivel együttesen működhetnek, hogy bonyolultabb struktúrákat képezzenek, mint például centrioles, cilia vagy flagella.
Mindössze 25 nanométer átmérőjű mikrotubulusok gyakran szétszóródnak és reformálódnak olyan gyorsan, ahogy a sejtnek szüksége van rá. A tubulin felezési ideje csak egy nap, de a mikrotubulus csak 10 percig létezhet, mivel állandó instabilitásúak. Az instabilitás ilyen típusát dinamikus instabilitásnak nevezik, és a mikrotubulusok összeállíthatók és szétszedhetők a sejtek igényeinek megfelelően.
Mikrotubulusok és a sejtek citoszkeletonja
A citoszkeletont alkotó komponensek három különféle típusú fehérjéből - mikrofilamentumokból, közbenső filamentumokból és mikrotubulusokból - készültek. Ezeknek a fehérjeszerkezeteknek a legszűkebb része a mikroszálak, gyakran a miozinhoz társítva, egy szálszerű fehérjeképződés, amely az aktinfehérjével (hosszú, vékony szálak, más néven "vékony" filamentumok) kombinálva segít az izomsejtek összehúzódásában és a sejt merevsége és alakja.
A mikroszálak, kis rúdszerű szerkezetek, átlagos átmérőjük 4–7 nm, a citoszkeletonban végzett munka mellett a sejtek mozgásához is hozzájárulnak. A közbenső szálak, átlagosan 10 nm átmérőjűek, mint a kötések, úgy működnek, hogy rögzítik a sejtes organellákat és a magot. Segítenek a sejtnek a feszültségnek is.
Mikrotubulusok és dinamikus instabilitás
A mikrotubulusok teljesen stabilnak tűnhetnek, de állandó fluxusban vannak. Egyik pillanatban a mikrotubulusok csoportjai feloldódhatnak, míg mások növekedhetnek. Ahogy a mikrotubulus növekszik, a heterodimerek (két polipeptidláncból álló protein) a mikrotubulus végéig kupakokat szolgáltatnak, amelyek akkor válnak le, amikor újra felhasználásukra zsugorodik. A mikrotubulusok dinamikus instabilitását állandó állapotnak tekintik, szemben a valódi egyensúlygal, mivel belső instabilitással bírnak - a formájukba való be- és kilépéskor.
Mikrotubulusok, sejtosztódás és a mitotikus orsó
A sejtosztódás nem csak az élet megismétlése szempontjából fontos, hanem az új sejtek öregítéséhez is. A mikrotubulusok fontos szerepet játszanak a sejtosztódásban azáltal, hogy hozzájárulnak a mitotikus orsó kialakulásához, amely szerepet játszik a duplikált kromoszómák migrációjában az anafázis során. "Makromolekuláris gépként" a mitotikus orsó replikált kromoszómákat szétválaszt az ellenkező oldalokra, amikor két lánysejtet hoz létre.
A mikrotubulusok polaritása, mivel a csatlakoztatott vég mínusz, az úszó vég pedig pozitív, kritikus és dinamikus elemet tesz a bipoláris orsó csoportosításához és céljához. Az orsó két pólusa, mikrotubulus szerkezetekből áll, segít megbízhatóan elválasztani és elválasztani a duplikált kromoszómákat.
A mikrotubulusok struktúrát adnak a Cilia és a Flagellum számára
A mikrotubulusok hozzájárulnak a sejt azon részeihez is, amelyek elősegítik a mozgást, és a ciliák, centrioles és flagella szerkezeti elemei. A hím spermium sejtje például hosszú farokkal rendelkezik, amely segít elérni a kívánt rendeltetési helyet, a női petesejtet. Flagellumnak (a többes számú flagellanak nevezzük) ez a hosszú, szálszálú farok a plazmamembrán külső oldalán nyúlik be, hogy támogassa a sejtek mozgását. A legtöbb sejtben - azokban a sejtekben - általában egy-két flagella van. Amikor cilia létezik a sejtben, sokuk elterjed a sejt külső plazmamembránjának teljes felületén.
Például a nőstény organizmusokat vonó sejteken lévő csigák a hüvelyi csöveket elősegítik, hogy a petesejt a végzetes találkozásra mozogjon a sperma sejttel a méhbe vezető út során. Az eukarióta sejtek flagella és cilia szerkezetileg nem azonosak a prokarióta sejtekben találhatóakkal. Ugyanezen mikrotubulusokkal építve a biológusok a mikrotubulus elrendezést "9 + 2 tömbnek" hívják, mivel a flagellum vagy cilium kilenc mikrotubulus párból áll egy gyűrűben, amely középen mikrotubulus duot zár körül.
A mikrotubulusok működéséhez tubulinfehérjék, rögzítési helyek és koordinációs központok szükségesek az sejten belüli enzimek és más kémiai tevékenységek számára. A ciliában és a flagella-ban a tubulin hozzájárul a mikrotubulus központi struktúrájához, amely magában foglalja más struktúrák hozzájárulását, mint például a dynein karok, a nexin összeköttetések és a radiális küllők. Ezek az elemek lehetővé teszik a mikrotubulusok közötti kommunikációt, és egymáshoz tartásukhoz hasonló módon hasonlítanak az aktin és a miozin szálak mozgására az izmok összehúzódásakor.
Cilia és Flagellum mozgalom
Annak ellenére, hogy mind a ciliák, mind a flagellum mikrotubulusokból áll, a mozgásuk megkülönböztethetően különbözik egymástól. Egyetlen flagellum nagyjából ugyanúgy hajtja meg a cellát, mint egy halfark a halat előre mozgatja, oldalirányú ostorszerű mozgással.Egy pár flagella szinkronizálhatja mozgását a sejt előrehaladásához, például az úszók fegyverének működése, amikor az emlősütés úszik.
A Cilia, amely sokkal rövidebb, mint a flagellum, letakarja a sejt külső membránját. A citoplazma jelzi a csípőket, hogy összehangoltan mozogjanak, hogy a sejtet az irányba haladja. Mint egy vonuló zenekar, harmonizált mozgásaik ugyanarra a dobosra lépnek. Egyedül egy cilium vagy flagellums mozgás működik, mint az egyetlen evező, miközben erőteljesen halad át a táptalajon, hogy a sejtet az irányba haladja.
Ez az aktivitás másodpercenként több tucat stroke-on fordulhat elő, és egy stroke több ezer cilia koordinációját vonhatja maga után. Mikroszkóp alatt láthatja, milyen gyorsan reagálnak a helikopterek a környezetük akadályaira az irányok gyors megváltoztatásával. A biológusok továbbra is azt tanulmányozzák, hogyan reagálnak ilyen gyorsan, és még nem fedezték fel azt a kommunikációs mechanizmust, amellyel a sejt belső részei megmondják a sejteknek és flagellanak, hogyan, mikor és hová kell menni.
A sejtek szállító rendszere
A mikrotubulusok a sejten belüli transzportrendszerként szolgálnak a mitokondriumok, az organellák és a vezikulumok mozgatásához a sejten keresztül. Egyes kutatók arra utalnak, hogy ez a folyamat hogyan működik, miközben a szállítószalagokhoz hasonló mikrotubulusokat hasonlítanak egymáshoz, mások pedig olyan nyomkövető rendszerként hivatkoznak rájuk, amellyel a mitokondriumok, az organellák és a vezikulumok áthaladnak a sejtben.
A sejt energiagyáraiként a mitokondriumok olyan struktúrák vagy kis szervek, amelyekben lélegzés és energiatermelés történik - mindkettő biokémiai folyamat. Az organellák több kicsi, de speciális struktúrából állnak a sejtben, mindegyiknek megvan a saját funkciója. A vezikulák kicsi zsák alakú struktúrák, amelyek folyadékokat vagy más anyagokat, például levegőt tartalmazhatnak. A vezikulák a plazmamembránból képződnek, és megszorulnak, így gömbszerű zsákot képeznek, amelyet egy lipid kettős réteg vesz körül.
A mikrotubuláris motorok két fő csoportja
A mikrotubulusok gyöngyszerű szerkezete szállítószalagként, pályán vagy autópályán szolgál, hogy a sejten belüli vezikulákat, organellákat és más elemeket szállítsák a szükséges helyekre. Az eukarióta sejtek mikrotubulusmotorjai között szerepel kinezineket, amelyek a mikrotubulus plusz végéhez - a növekvő véghez - mozognak, és dyneins amelyek az ellenkező vagy a mínuszvég felé mozognak, ahol a mikrotubulus a plazmamembránhoz kapcsolódik.
Mint "motoros" fehérjék, a kinezinek az organellákat, a mitokondriumokat és a vezikulumokat a mikrotubulus szálak mentén mozgatják a sejt, az adenozin-trifoszfát vagy az ATP energiapénzének hidrolízise révén. A másik motoros protein, a dynein, e struktúrákkal ellentétes irányban halad a mikrotubulus szálak mentén a sejt mínuszvonala felé az ATP-ben tárolt kémiai energia átalakításával. Mind a kininein, mind a dynein a fehérje motorja, amelyet a sejtosztódás során használnak.
A legfrissebb kutatások azt mutatják, hogy amikor a dynein fehérjék a mikrotubulus mínusz oldalának végéhez vezetnek, ott összegyűlnek, és nem esnek le. Ugrálnak a span átmérőjén, hogy csatlakozzanak egy másik mikrotubulushoz, és így képezik azt, amit egyes tudósok "asters" -nek neveznek. A tudósok fontosnak tartják a mitotikus orsó kialakulásának folyamatát azáltal, hogy a több mikrotubulust egyetlen konfigurációba morfizálják.
A mitotikus orsó „labdarúgás alakú” molekuláris szerkezet, amely a kromoszómákat az ellenkező végére húzza közvetlenül a sejt feldarabolása előtt, hogy két leánysejtet képezzen.
Tanulmányok továbbra is folynak
A sejtek életének tanulmányozása az első mikroszkóp felfedezése óta a 16. század második felében zajlik, ám a sejttani biológia területén csak az elmúlt néhány évtizedben haladtak előrelépések. Például a kutatók csak 1985-ben fedezték fel a kinezin-1 motoros fehérjét egy videóval javított fénymikroszkóp segítségével.
Addig, amíg a motoros fehérjék a kutatók számára ismeretlen titokzatos molekulák osztályaként léteztek. A technológiai fejlődés előrehaladtával és a tanulmányok folytatódásával a kutatók remélik, hogy mélyen belemerülnek a cellába, hogy mindent megtudjanak, amiben megtanulhatják, hogy a cella belső működése hogyan működik ilyen zökkenőmentesen.