Sytoskeleton: määritelmä, rakenne ja toiminta (kaaviolla)

Sisältö

• Miksi solut tarvitsevat sytoskeleton?
• Sytoskeleton-edut soluille
• Mitkä komponentit muodostavat sytoskeleton
• Koolla on väliä
• Mikrotubulusten rooli sytoskeletonissa
• Mikrotubulit ja liike solussa
• Mikrotubulukset ja solujen liikkeet
• Välikiukojen merkitys sytoskeletonissa
• Välilangat ja Organelle-ankkurointi
• Mikrofilamenttien rooli sytoskeletonissa
• Mikrokuitulaitteet

Tiedät todennäköisesti jo oman luurankon roolin elämässäsi; se antaa kehosi rakenteen ja auttaa liikkumaan.

Ilman sitä, olet enemmän kuin ihmisen möykky kuin liikkuva, toimiva ihminen. Kuten nimensä päättelee, sytoskeleton palvelee hyvin samanlaista tarkoitusta prokaryoottisissa ja eukaryoottisolut.

Oletko koskaan miettinyt, mikä saa solut näyttämään pyöreältä ja estää niitä romahtamasta likaisiin maapalloihin? Tai kuinka solun sisällä olevat monet orgaaniset organisoivat ja liikkuvat solun sisällä, tai miten solu itse kulkee? Solut luottavat sytoskeletoniin kaikkiin näihin toimintoihin.

Sytoskeleton tärkeä rakenneyksikkö on todella sytoplasmassa oleva proteiinikuituverkko, joka antaa solulle muodon ja mahdollistaa sen suorittaa tärkeitä toimintoja, kuten solun liikkeen.

Lue lisää muista solujen organelleista ja toiminnoista.

Miksi solut tarvitsevat sytoskeleton?

Vaikka jotkut ihmiset saattavat kuvitella soluja rakenteettomina, solubiologiassa käytetyt tehokkaat mikroskoopit paljastavat solujen olevan hyvin organisoituneita.

Yksi pääkomponentti on välttämätöntä tämän muodon ja organisaatiotason ylläpitämiseksi: sytoskeletonia solusta. Sytoskeleton muodostavat proteiinilangat muodostavat kuituverkoston solun läpi.

Tämä verkko tukee plasmamembraanin rakenteellista tukea, auttaa vakauttamaan organelleja oikeissa paikoissaan ja mahdollistaa solun sekoittaa sisältönsä tarpeen mukaan. Joissakin solutyypeissä sytoskeletti jopa mahdollistaa solun liikkumisen ja liikkumisen erikoistuneiden rakenteiden avulla.

Ne muodostuvat proteiinilangoista, kun niitä tarvitaan solujen liikkeelle.

Palvelulla, jonka sytoskeleton tarjoaa solun muotoiluun, on paljon järkeä. Samoin kuin ihmisen luuranko, sytoskeletoniproteiiniverkko luo rakenteellista tukea, joka on välttämätöntä solun eheyden ylläpitämiseksi ja estämiseksi sen romahtamisesta naapureihinsa.

Hyvin nestemäisillä membraaneilla olevilla soluilla sytoskeleton muodostavien proteiinien verkosto on erityisen tärkeä solusisällön pitämiseksi solun sisällä.

Tätä kutsutaan kalvon eheys.

Sytoskeleton-edut soluille

Jotkut erittäin erikoistuneet solut luottavat myös sytoskeletoniin rakenteellista tukea varten.

Näille soluille solun ainutlaatuisen muodon ylläpitäminen mahdollistaa solun toiminnan kunnolla. Nämä sisältävät neuronientai aivosolut, joissa on pyöreät solurungot, haarautuneet varret, joita kutsutaan dendriiteiksi ja ojennetut pyrstöt.

Tämä ominainen solumuoto antaa hermosoluille mahdollisuuden tarttua signaaleihin dendriittivarsiensa avulla ja viedä nuo signaalit aksonisaunansa kautta naapurina olevien aivosolujen odottaviin dendriitteihin. Näin aivosolut kommunikoivat keskenään.

On myös järkevää, että solut hyötyvät organisaatiosta, jonka sytoskeletoniproteiinikuituverkko antaa heille. Ihmiskehossa on yli 200 solutyyppiä ja yhteensä noin 30 biljoonaa solua jokaisessa planeetan ihmisessä.

Kaikkien näiden solujen organelleiden on suoritettava laaja valikoima soluprosessitkuten rakentamalla ja hajottamalla biomolekyylejä, vapauttamalla kehon energiaa käyttämään ja suorittamalla joukko kemiallisia reaktioita, jotka tekevät mahdolliseksi elämän.

Jotta nämä toiminnot toimisivat hyvin koko organismitasolla, jokainen solu tarvitsee samanlaisen rakenteen ja toimintatavan.

Mitkä komponentit muodostavat sytoskeleton

Näiden tärkeiden roolien suorittamiseksi sytoskeletto perustuu kolmeen erilliseen filamenttityyppiin:

Nämä kuidut ovat kaikki niin äärettömän pieniä, että ne ovat täysin näkymättömiä paljaalla silmällä. Tutkijat löysivät ne vasta keksinnön keksimisen jälkeen elektronimikroskooppi toi solun sisätilat näkyviin.

Nähdäksesi kuinka pienet nämä proteiinikuitut ovat, on hyödyllistä ymmärtää proteiinin käsite nanometrin, joka kirjoitetaan joskus nm: nä. Nanometrit ovat mittayksiköitä, kuten tuuma on mittayksikkö.

Saatat arvata juursanasta mittari että nanometrin yksikkö kuuluu metrijärjestelmään, aivan kuten senttimetri.

Koolla on väliä

Tutkijat käyttävät nanometrit mittaamaan erittäin pieniä asioita, kuten atomeja ja valoaaltoja.

Tämä johtuu siitä, että yksi nanometri vastaa miljardia metriä. Tämä tarkoittaa, että jos otat metrin mittatikun, joka on noin 3 jalkaa pitkä, kun se muunnetaan amerikkalaiseksi mittausjärjestelmäksi, ja hajotat sen yhdeksi miljardiksi yhtä suureksi kappaleeksi, yksi yksittäinen kappale vastaa yhtä nanometriä.

Kuvittele nyt, että voit leikata proteiinilangat, jotka muodostavat solun sytoskeleton, ja mitata halkaisija leikkauspinnan poikki.

Jokaisen kuidun halkaisija olisi 3 - 25 nanometriä hehkulangan tyypistä riippuen. Sitä vastoin ihmisen hiuksen halkaisija on 75 000 nanometriä. Kuten näette, sytoskeleton muodostavat filamentit ovat uskomattoman pienet.

mikrotubulukset ovat suurimpia sytoskeleton kolmesta kuidusta, jotka tunkeutuvat halkaisijaltaan 20-25 nanometriä. Välilangat ovat keskikokoiset sytoskeletonit ja niiden halkaisija on noin 10 nanometriä.

Sytoskeletonista löytyvät pienimmät proteiinilangat mikrofilamentteja. Näiden säikeiden kuitujen halkaisija on vain 3 - 6 nanometriä.

Reaalimaailmassa se on jopa 25 000 kertaa pienempi kuin keskimääräisen ihmisen hiuksen halkaisija.

••• Tieteellinen

Mikrotubulusten rooli sytoskeletonissa

Mikrotubulukset saavat nimensä sekä niiden yleisestä muodosta että proteiinityypistä, jota ne sisältävät. Ne ovat putkimaisia ​​ja muodostettu toistuvista alfa- ja beeta-tubuliinin yksiköistä proteiini polymeerit yhdistäminen toisiinsa.

Lue lisää solujen mikrotubulusten päätoiminnosta.

Jos katsoisit mikrotubulusfilamentteja elektronimikroskoopin alla, ne näyttäisivät kuin pienten proteiinien ketjut, jotka olisivat kierretty tiukkaan spiraalihilaan.

Jokainen proteiiniyksikkö sitoutuu kaikkien sen ympärillä olevien yksiköiden kanssa tuottaen erittäin vahvan, erittäin jäykän rakenteen. Itse asiassa mikrotubulukset ovat kaikkein jäykempi rakennekomponentti, jonka voit löytää eläinsoluista, joilla ei ole soluseiniä, kuten kasvisoluissa.

Mutta mikrotubulukset eivät ole vain jäykkiä. Ne myös vastustavat puristus- ja kiertymisvoimia. Tämä laatu lisää mikrotubullin kykyä ylläpitää solun muotoa ja eheyttä jopa paineen alaisena.

Mikrotubulukset antavat myös solun vastakkaisuus, mikä tarkoittaa, että solulla on kaksi ainutlaatuista puolta tai napaa. Tämä polaarisuus on osa sitä, mikä antaa solulle mahdollisuuden organisoida sen komponentit, kuten organelit ja muut sytoskeleton osat, koska se antaa solulle tavan suunnata nämä komponentit napoihin nähden.

Mikrotubulit ja liike solussa

Mikrotubulit tukevat myös solusisällön liikkumista solun sisällä.

Mikrotubulusfilamentit muodostavat ratoja, jotka toimivat kuten rautatie- tai moottoritie solussa. Vesikkelikuljettimet seuraa näitä raitoja siirtääksesi solulastia sytoplasmassa. Nämä kappaleet ovat tärkeitä poistettaessa ei-toivottuja solusisällöitä, kuten väärin laskostuneita proteiineja, vanhoja tai murtuneita organelleja ja patogeenien tunkeilijoita, kuten bakteereja ja viruksia.

Vesikkelikuljettajat seuraavat yksinkertaisesti oikeaa mikroputkirataa siirtääksesi tämän lastin solun kierrätyskeskukseen lysosomitoiminnan. Siellä lysosomi pelastaa ja käyttää uudelleen joitain osia ja hajoaa muita osia.

Jäljitysjärjestelmä auttaa myös solua siirtämään äskettäin rakennetut biomolekyylit, kuten proteiinit ja lipidit, pois valmistusorneleista ja paikkoihin, joissa solu tarvitsee molekyylejä.

Esimerkiksi vesikkelikuljettajat käyttävät mikrotubulusreittejä solumembraaniproteiinien siirtämiseksi organelleista solukalvoon.

Mikrotubulukset ja solujen liikkeet

Vain jotkut solut voivat käyttää solujen liikkuminen matkustaa, ja ne, jotka yleensä luottavat mikrotubulikuiduista valmistettuihin erityisiin liikkuviin rakenteisiin.

Siittiösolu on luultavasti helpoin tapa visualisoida nämä liikkuvat solut.

Kuten tiedät, siittiöiden solut näyttävät vähän kuin juontopäät, joilla on pitkät pyrstöt, tai siimoja, jotka he piiskaavat uidakseen määränpäähänsä ja hedelmöittääkseen munasolua. Sperman häntä on valmistettu tubuliinista ja on esimerkki mikrotubulusfilamentista, jota käytetään solujen liikuttamiseen.

Toisella tunnetulla liikkuvalla rakenteella on myös rooli lisääntymisessä ripset. Nämä karvaiset liikkuvat rakenteet linjaavat munanjohtimet ja heiluttavat liikettä siirtääksesi muna munanjohtimen läpi ja kohtuun. Nämä silikat ovat mikrotubuluskuituja.

Välikiukojen merkitys sytoskeletonissa

Välikiut ovat toisen tyyppisiä kuituja, joita löytyy sytoskeletonista. Voit kuvata nämä solun todelliseksi luurankoksi, koska niiden ainoa tehtävä on rakenteellinen tuki. Nämä proteiinikuidut sisältävät keratiini, joka on yleinen proteiini, jonka voit tunnistaa vartalohoitotuotteista.

Tämä proteiini muodostaa ihmisen hiukset ja kynnet sekä ihon pintakerroksen. Se on myös proteiini, joka muodostaa muiden eläinten sarvet, kynnet ja sorkat. Keratiini on erittäin vahva ja hyödyllinen suojaamiseksi vaurioilta.

Välituotefilamenttien päärooli on rakenneproteiinien matriisin muodostuminen solukalvo. Tämä on kuin tukiverkko, joka antaa solulle rakenteen ja muodon. Se myös antaa solulle joustavuutta, jolloin se voi reagoida joustavasti stressin alla.

Välilangat ja Organelle-ankkurointi

Yksi tärkeistä työistä, joita väliefilamentit tekevät, on auttaa organelleja pitämään oikeissa paikoissa solussa. Esimerkiksi väl filamentit ankkuroivat ytimen oikeaan paikkaan solussa.

Tämä ankkurointi on ratkaisevaa soluprosesseille, koska solun sisällä olevien eri organelien on toimittava yhdessä näiden solutoimintojen suorittamiseksi. Jos kyseessä on tuma, tämän tärkeän organelin liittäminen sytoskeleton matriisiin tarkoittaa, että organelit, jotka luottavat ytimen DNA-ohjeisiin suorittaakseen työnsä, pääsevät helposti kyseiseen tietoon lähettiläiden ja kuljettajien avulla.

Tämä tärkeä tehtävä saattaa olla mahdoton, jos ydin ankkuroituu, koska näiden lähettiläiden ja kuljettajien olisi matkustettava ympäri etsimään vaeltavan ytimen sytoplasmasta!

Mikrofilamenttien rooli sytoskeletonissa

Mikrofilamentit, joita kutsutaan myös aktiinilangat, ovat aktiiniproteiinien ketjut, jotka on kierretty spiraalitankoon. Tämä proteiini tunnetaan parhaiten roolistaan ​​lihassoluissa. Siellä he työskentelevät toisen proteiinin kanssa, nimeltään myosiinin jotta lihakset supistuvat.

Kun kyse on sytoskeletonista, mikrosäikeillä ei ole vain pienimpiä kuituja. Ne ovat myös dynaamisimpia. Kuten kaikki sytoskeleton kuidut, myös mikrokuitut tukevat solua rakenteellisesti. Mikrofilamenteilla on ainutlaatuisten ominaisuuksiensa vuoksi taipumus näkyä solun reunoilla.

Aktiinilankojen dynaaminen luonne tarkoittaa, että nämä proteiinikuidut voivat muuttaa pituuksiaan nopeasti vastatakseen solun muuttuviin rakenteellisiin tarpeisiin. Tämän avulla solu voi muuttaa muotoaan tai kokoaan tai jopa muotoaan erityiset ulkonemat jotka ulottuvat solun ulkopuolelle, kuten filopodioiden, lamellipodioihin ja mikrovilluksia.

Mikrokuitulaitteet

Voit kuvitella filopodioiden tuntuu siltä, ​​että solu projektio havaitsee ympäröivän ympäristön, poimi kemialliset vihjeet ja jopa muuttaa solun suuntaa, jos se liikkuu. Tutkijat kutsuvat joskus myös filopodiaa Microspikes.

Filopodia voi olla osa muun tyyppistä erityisprojektiota, lamellipodioihin. Tämä on jalkamainen rakenne, joka auttaa solua liikkumaan ja kulkemaan.

mikrovilluksia ovat kuin pienet karvat tai sormet, joita solu käyttää diffuusion aikana. Näiden ulkoneiden muoto lisää pinta-alaa siten, että molekyyleillä on enemmän tilaa liikkua kalvon läpi prosessien kuten imeytymisen kautta.

Nämä sormet suorittavat myös kiehtovan toiminnon nimeltään sytoplasman suoratoisto.

Tämä tapahtuu, kun aktiinifilamentit kampaavat sytoplasman läpi pitääkseen sen liikkeessä. Sytoplasman virtaus lisääntyy diffuusio ja auttaa siirtämään halutut materiaalit, kuten ravinteet, ja ei-toivotut materiaalit, kuten jätteet ja solujätteet, solun ympärille.