CYTOSKELETON: MGA KATANGIAN, PAG-ANDAR AT ISTRAKTURA - BIOLOGY - 2025

Ang cytoskeleton ay isang istruktura ng cellular na binubuo ng mga filament. Ito ay nakakalat sa buong cytoplasm at ang function nito ay pangunahing sumusuporta, upang mapanatili ang arkitektura ng cell at hugis. Sa istruktura, binubuo ito ng tatlong uri ng mga hibla, na inuri ayon sa kanilang sukat.

Ito ang mga actin fibers, intermediate filament, at microtubule. Ang bawat isa ay nagbibigay ng isang tukoy na pag-aari sa network. Ang cell interior ay isang kapaligiran kung saan nangyayari ang pag-aalis at paglipat ng mga materyales. Ang cytoskeleton ay nag-uugnay sa mga intracellular na paggalaw na ito.

Halimbawa, ang mga organelles - tulad ng mitochondria o ang Golgi apparatus - ay static sa cellular environment; gumagalaw ang mga ito gamit ang cytoskeleton bilang isang pathway.

Bagaman ang cytoskeleton ay malinaw na namamayani sa mga eukaryotic na organismo, ang isang pagkakatulad na istraktura ay naiulat sa mga prokaryote.

Pangkalahatang katangian

Ang cytoskeleton ay isang napaka-dynamic na istraktura na kumakatawan sa isang "molekular na plantsa". Ang tatlong uri ng mga filament na bumubuo nito ay ang paulit-ulit na mga yunit na maaaring magkaroon ng ibang magkaibang mga istraktura, depende sa paraang pinagsama ang mga pangunahing yunit.

Kung nais naming lumikha ng isang pagkakatulad sa balangkas ng tao, ang cytoskeleton ay katumbas ng sistema ng buto at, bilang karagdagan, sa muscular system.

Gayunpaman, hindi sila magkapareho sa buto dahil ang mga sangkap ay maaaring tipunin at mawala, pinahihintulutan ang mga pagbabago sa hugis at pagbibigay ng plasticity ng cell. Ang mga sangkap ng cytoskeleton ay hindi natutunaw sa mga detergents.

Mga Tampok

Hugis

Tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan nito, ang function na "intuitive" ng cytoskeleton ay upang magbigay ng katatagan at hugis sa cell. Kapag ang mga filament ay pinagsama sa masalimuot na network, binibigyan nito ang cell ng ari-arian ng paglaban sa pagpapapangit.

Kung wala ang istraktura na ito, ang cell ay hindi magagawang mapanatili ang isang tiyak na hugis. Gayunpaman, ito ay isang dynamic na istraktura (salungat sa kalansay ng tao) na nagbibigay ng mga cell ng ari-arian ng pagbabago ng hugis.

Paggalaw ng cell at mga junctions

Marami sa mga bahagi ng cellular ay nakakabit sa network ng mga fibers na nagkalat sa cytoplasm, na nag-aambag sa kanilang pag-aayos ng spatial.

Ang isang cell ay hindi mukhang sopas na may iba't ibang mga elemento na lumulutang adrift; ni ito ay isang static entity. Sa halip, ito ay isang organisadong matrix na may mga organelles na matatagpuan sa mga tukoy na lugar, at ang prosesong ito ay nangyayari salamat sa cytoskeleton.

Ang cytoskeleton ay kasangkot sa paggalaw. Nangyayari ito salamat sa mga protina ng motor. Ang dalawang sangkap na ito ay pinagsama at pinapayagan ang paggalaw sa loob ng cell.

Nakikilahok din ito sa proseso ng phagocytosis (isang proseso kung saan kinukuha ng isang cell ang isang maliit na butil mula sa panlabas na kapaligiran, na maaaring o hindi maaaring maging pagkain).

Pinapayagan ng cytoskeleton ang cell na kumonekta sa panlabas na kapaligiran, pisikal at biochemically. Ang papel na ito ng konektor ay pinapayagan ang pagbuo ng mga tisyu at mga junctions ng cell.

Istraktura at mga sangkap

Ang cytoskeleton ay binubuo ng tatlong magkakaibang uri ng filament: actin, intermediate filament, at microtubules.

Ang isang bagong kandidato ay kasalukuyang iminungkahi bilang isang ika-apat na strand ng cytoskele: septin. Ang bawat isa sa mga bahagi na ito ay inilarawan nang detalyado sa ibaba:

Mga filament ng Actin

Ang mga filament ng actin ay may diameter na 7 nm. Kilala rin sila bilang microfilament. Ang mga monomer na bumubuo ng mga filament ay mga particle na may hugis ng lobo.

Kahit na sila ay mga guhit na istraktura, hindi sila hugis tulad ng isang "bar": umiikot sila sa kanilang axis at kahawig ng isang helix. Nakalakip ang mga ito sa isang serye ng mga tiyak na protina na umayos ng kanilang pag-uugali (samahan, lokasyon, haba). Mayroong higit sa 150 mga protina na may kakayahang makipag-ugnay sa actin.

Ang mga sukdulan ay maaaring magkakaiba; ang isa ay tinatawag na plus (+) at ang iba pang minus (-). Sa mga dulo na ito, ang filament ay maaaring lumago o paikliin. Ang polimerisasyon ay kapansin-pansin nang mas mabilis sa plus end; Para mangyari ang polimeralisasyon, kinakailangan ang ATP.

Ang Actin ay maaari ding maging isang monomer at walang bayad sa cytosol. Ang mga monomer na ito ay nakasalalay sa mga protina na pumipigil sa kanilang polymerization.

Mga function ng mga filament ng actin

Ang mga filament ng actin ay may papel na nauugnay sa kilusan ng cell. Pinapayagan nila ang iba't ibang mga uri ng cell, parehong unicellular at multicellular organism (isang halimbawa ay ang mga cell ng immune system), upang lumipat sa kanilang mga kapaligiran.

Kilala si Actin para sa papel nito sa pag-urong ng kalamnan. Kasama ang myosin na magkasama silang magkasama sa mga sarcomeres. Ang parehong mga istraktura ay ginagawang posible ang gayong paggalaw ng ATP.

Mga intermediate filament

Ang tinatayang lapad ng mga filamentong ito ay 10 ;m; samakatuwid ang pangalan na "intermediate". Ang diameter nito ay intermediate na may paggalang sa iba pang dalawang sangkap ng cytoskeleton.

Ang bawat filament ay nakabalangkas tulad ng sumusunod: isang ulo na hugis ng lobo sa terminal ng N at isang katulad na hugis na buntot sa carbon terminal. Ang mga dulo na ito ay konektado sa bawat isa sa pamamagitan ng isang guhit na istraktura na binubuo ng mga alpha helice.

Ang mga "string" na ito ay may mga globular head na may ari-arian ng paikot-ikot sa iba pang mga intermediate filament, na lumilikha ng mas makapal na mga elemento ng interlaced.

Ang mga intermediate filament ay matatagpuan sa buong cell cytoplasm. Pinapalawak nila ang lamad at madalas na nakakabit dito. Ang mga filament na ito ay matatagpuan din sa nucleus, na bumubuo ng isang istraktura na tinatawag na "nuclear lamina."

Ang pangkat na ito ay inuri ayon sa mga subgroup ng mga intermediate filament:

- Mga filamentong keratin.

- Mga filamentong Vimentin.

- Neurofilament.

- Mga sheet ng Nuklear.

Papel ng mga intermediate filament

Ang mga ito ay lubos na malakas at lumalaban sa mga elemento. Sa katunayan, kung ihahambing natin ang mga ito sa iba pang dalawang filament (actin at microtubule), ang mga intermediate filament ay nakakakuha ng katatagan.

Salamat sa pag-aari na ito, ang pangunahing pag-andar nito ay mekanikal, lumalaban sa mga pagbabago sa cellular. Sila ay matatagpuan na sagana sa mga uri ng cell na nakakaranas ng palaging mekanikal na stress; halimbawa, sa mga nerve, epithelial at kalamnan cells.

Hindi tulad ng iba pang dalawang bahagi ng cytoskeleton, ang mga intermediate filament ay hindi maaaring magtipon at magkahiwalay sa kanilang mga polar dulo.

Ang mga ito ay mahigpit na istruktura (upang matupad ang kanilang pag-andar: suporta sa cell at tugon ng mekanikal sa pagkapagod) at ang pagpupulong ng mga filament ay isang proseso na nakasalalay sa posporusasyon.

Ang mga intermediate filament form na istruktura na tinatawag na desmosomes. Kasabay ng isang serye ng mga protina (cadherins), ang mga kumplikadong ito ay nilikha na bumubuo ng mga junctions sa pagitan ng mga cell.

Microtubule

Ang mga microtubule ay mga guwang na elemento. Ang mga ito ang pinakamalaking filament na bumubuo sa cytoskeleton. Ang diameter ng microtubule sa panloob na bahagi nito ay nasa paligid ng 25 nm. Ang haba ay medyo variable, sa loob ng saklaw ng 200 nm hanggang 25 .m.

Ang mga filamentong ito ay kailangang-kailangan sa lahat ng mga eukaryotic cells. Lumabas ang mga ito (o ipinanganak) mula sa maliliit na istruktura na tinatawag na centrosomes, at mula doon ay umaabot sila sa mga gilid ng cell, kaibahan sa mga intermediate filament, na umaabot sa buong cellular environment.

Ang mga microtubule ay binubuo ng mga protina na tinatawag na tubulins. Ang Tubulin ay isang dimer na binubuo ng dalawang mga subunits: α-tubulin at β-tubulin. Ang dalawang monomer na ito ay sinamahan ng mga bono na hindi covalent.

Ang isa sa mga pinaka-nauugnay na katangian nito ay ang kakayahang lumaki at paikliin, pagiging medyo dinamikong mga istruktura, tulad ng sa mga filament ng actin.

Ang dalawang dulo ng microtubule ay maaaring magkakaiba sa bawat isa. Para sa kadahilanang ito ay sinasabing na sa mga filamentong ito ay mayroong "polarity". Sa bawat isa sa mga labis-labis - tinatawag na plus p positibo at minus o negatibo - nangyayari ang proseso ng pagpupulong sa sarili.

Ang prosesong ito ng pagpupulong at pagkabulok ng filament ay nagbibigay ng pagtaas ng isang kababalaghan ng "dynamic na kawalang-tatag".

Pag-andar ng Microtubule

Ang mga Microtubule ay maaaring bumuo ng napaka magkakaibang mga istraktura. Nakikilahok sila sa mga proseso ng cell division, na bumubuo ng mitotic spindle. Ang prosesong ito ay tumutulong sa bawat selula ng anak na babae na magkaroon ng pantay na bilang ng mga kromosoma.

Bumubuo din sila ng mga tulad ng whip-like na ginamit para sa kadaliang kumilos, tulad ng cilia at flagella.

Ang mga Microtubule ay nagsisilbing mga landas o "mga haywey" kung saan lumilipat ang iba't ibang mga protina na may mga function ng transportasyon. Ang mga protina na ito ay inuri sa dalawang pamilya: kinesins at dyneins. Maaari silang maglakbay ng mga malalayong distansya sa loob ng cell. Ang transportasyon sa mga maikling distansya ay karaniwang ginagawa sa actin.

Ang mga protina na ito ay ang "mga naglalakad" ng mga kalsada ng microtubule. Ang kilusan nito ay malapit na kahawig ng isang lakad sa microtubule.

Ang transportasyon ay nagsasangkot ng paggalaw ng iba't ibang uri ng mga elemento o produkto, tulad ng mga vesicle. Sa mga selula ng nerbiyos ang prosesong ito ay mahusay na kilala dahil ang mga neurotransmitters ay pinakawalan sa mga vesicle.

Nakikilahok din ang mga Microtubule sa pagpapakilos ng organela. Sa partikular, ang Golgi apparatus at endosplasmic reticulum ay nakasalalay sa mga filamentong ito upang kunin ang kanilang tamang posisyon. Sa kawalan ng mga microtubule (sa mga na-eksperimentong mutated cells), ang mga organelles na ito ay kapansin-pansing binabago ang kanilang posisyon.

Iba pang mga implikasyon ng cytoskeleton

Sa bakterya

Sa mga nakaraang seksyon, inilarawan ang cytoskeleton ng eukaryotes. Ang Prokaryotes ay nagtataglay din ng isang katulad na istraktura at may mga sangkap na magkatulad sa tatlong mga hibla na bumubuo sa tradisyonal na cytoskeleton. Sa mga filament na ito ay idinagdag ang isa sa sariling pag-aari ng bakterya: ang pangkat ng MinD-ParA.

Ang mga pag-andar ng cytoskeleton sa bakterya ay katulad ng mga pag-andar na kanilang tinutupad sa mga eukaryotes: suporta, cell division, pagpapanatili ng hugis ng cell, bukod sa iba pa.

Sa cancer

Sa klinika, ang mga bahagi ng cytoskeleton ay nauugnay sa kanser. Dahil sila ay namamagitan sa mga proseso ng paghahati, sila ay itinuturing na "mga target" upang maunawaan at atakein ang walang pigil na pag-unlad ng cell.

Mga Sanggunian

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … & Walter, P. (2013). Mahalagang cell biology. Garland Science.
2. Fletcher, DA, & Mullins, RD (2010). Mga mekanika ng cell at ang cytoskeleton. Kalikasan, 463 (7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Ang cytoskeleton at cancer. Mga Review sa Kanser at Metastasis, 28 (1–2), 5–14.
4. Moseley, JB (2013). Isang pinalawak na pagtingin sa eukaryotic cytoskeleton. Molekular na biyolohiya ng cell, 24 (11), 1615–1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biochemistry. Mga pundasyon para sa agham ng gamot at buhay. Baligtad ko.
6. Shih, YL, & Rothfield, L. (2006). Ang bakterya cytoskeleton. Mga Mikrobiology at Molecular Biology Review, 70 (3), 729-754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Ang pisyolohiya ng tao, isang pinagsama-samang pamamaraan. Pan-Amerikanong Medikal. Ika-4 na edisyon. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Imaging mga sangkap ng cytoskeleton sa pamamagitan ng elektron mikroskopya. Sa Mga Mga Paraan at Mga Protocol ng Cytoskeleton (pp. 187-06). Humana Press.