Cytoskeletkenmerken, functies, structuur en componenten

de cytoskelet Het is een cellulaire structuur die bestaat uit filamenten. Het is verspreid door het cytoplasma en zijn functie is voornamelijk ondersteuning, om de architectuur en cellulaire vorm te behouden. Structureel is het samengesteld uit drie soorten vezels, ingedeeld naar hun grootte.

Dit zijn de actinevezels, de intermediaire filamenten en de microtubuli. Elk geeft een specifieke eigenschap aan het netwerk. Het cellulaire interieur is een omgeving waar verplaatsing en doorvoer van materialen plaatsvindt. Het cytoskelet bemiddelt deze intracellulaire bewegingen.

Organellen, zoals mitochondria of het Golgi-apparaat, zijn bijvoorbeeld statisch in de cellulaire omgeving; ze bewegen zich als een manier door het cytoskelet te gebruiken.

Hoewel het cytoskelet duidelijk de overhand heeft in eukaryotische organismen, is een analoge structuur gerapporteerd in prokaryoten.

index

• 1 Algemene kenmerken
• 2 functies
  • 2.1 Vorm
  • 2.2 Bewegen en mobiele kruispunten
• 3 Structuur en componenten
  • 3.1 Filamenten van actine
  • 3.2 Tussenfilamenten
  • 3.3 Microtubules
• 4 Andere implicaties van het cytoskelet
  • 4.1 In bacteriën
  • 4.2 Bij kanker
• 5 Referenties

Algemene kenmerken

Het cytoskelet is een extreem dynamische structuur die een "moleculaire steiger" vertegenwoordigt. De drie soorten filamenten waaruit het bestaat, zijn repetitieve eenheden die heel verschillende structuren kunnen vormen, afhankelijk van de manier waarop deze fundamentele eenheden worden gecombineerd.

Als we een analogie met het menselijk skelet willen creëren, is het cytoskelet equivalent aan het benige systeem en daarnaast aan het spierstelsel.

Ze zijn echter niet identiek aan een bot omdat de componenten kunnen worden geassembleerd en uiteenvallen, wat vormveranderingen mogelijk maakt en plasticiteit aan de cel geeft. De componenten van het cytoskelet zijn niet oplosbaar in detergentia.

functies

vorm

Zoals de naam aangeeft, is de "intuïtieve" functie van het cytoskelet om de cel stabiliteit en vorm te geven. Wanneer de filamenten zich combineren in dit ingewikkelde netwerk, geeft het de cel de eigenschap weerstand te bieden aan vervorming.

Zonder deze structuur zou de cel niet in staat zijn om een ​​specifieke vorm te behouden. Het is echter een dynamische structuur (in tegenstelling tot het menselijk skelet) die de cellen de eigenschap geeft om van vorm te veranderen.

Bewegings- en celverbindingen

Veel van de cellulaire componenten zijn gekoppeld aan dit netwerk van vezels gedispergeerd in het cytoplasma, wat bijdraagt ​​aan de ruimtelijke ordening ervan.

Een cel lijkt niet op een bouillon met verschillende elementen die op drift drijven; het is ook geen statische entiteit. Integendeel, het is een georganiseerde matrix met organellen die zich in specifieke zones bevinden, en dit proces vindt plaats dankzij het cytoskelet.

Het cytoskelet is betrokken bij de beweging. Dit gebeurt dankzij motoreiwitten. Deze twee elementen combineren en laten verplaatsingen in de cel toe.

Het neemt ook deel aan het fagocytoseproces (proces waarbij een cel een deeltje van de externe omgeving opvangt, dat al dan niet voedsel kan zijn). 

Het cytoskelet maakt het mogelijk om de cel fysiek en biochemisch met zijn externe omgeving te verbinden. Deze verbindingsrol is wat de vorming van weefsels en celovergangen mogelijk maakt.

Structuur en componenten

Het cytoskelet bestaat uit drie verschillende soorten filamenten: actine, intermediaire filamenten en microtubuli.

Op dit moment wordt een nieuwe kandidaat voorgesteld als een vierde streng van het cytoskelet: septina. Het volgende beschrijft elk van deze onderdelen in detail:

Actine filamenten

De actinefilamenten hebben een diameter van 7 nm. Ze zijn ook bekend als microfilamenten. De monomeren die de filamenten vormen, zijn ballonvormige deeltjes.

Hoewel het lineaire structuren zijn, hebben ze geen "bar" -vorm: ze roteren op hun as en lijken op een propeller. Ze zijn gekoppeld aan een reeks specifieke eiwitten die hun gedrag reguleren (organisatie, locatie, lengte). Er zijn meer dan 150 eiwitten die in staat zijn om interactie te hebben met actine.

De extremen kunnen worden onderscheiden; de ene wordt plus (+) en de andere min (-) genoemd. Door deze extremen kan de gloeidraad groeien of worden ingekort. De polymerisatie is aanmerkelijk sneller in het meest extreme; om polymerisatie te laten plaatsvinden, is ATP vereist.

Actine kan ook een monomeer zijn en vrij zijn in het cytosol. Deze monomeren zijn gebonden aan eiwitten die hun polymerisatie voorkomen.

Actine filamentfuncties

Actine filamenten hebben een rol gerelateerd aan celbeweging. Ze laten verschillende celtypen toe, zowel eencellige als multicellulaire organismen (een voorbeeld is de cellen van het immuunsysteem), om in hun omgeving te bewegen.

Actine staat bekend om zijn rol in spiercontractie. Samen met myosine zijn ze gegroepeerd in sarcomeren. Beide structuren maken deze van ATP afhankelijke beweging mogelijk.

Tussenfilamenten

De geschatte diameter van deze filamenten is 10 μm; vandaar de naam "intermediate". De diameter is tussenliggend ten opzichte van de andere twee componenten van het cytoskelet.

Elk filament is als volgt gestructureerd: een ballonvormige kop op de N-terminal en een staart met een vergelijkbare vorm aan de eindkoolstof. Deze uiteinden zijn met elkaar verbonden door een lineaire structuur gevormd door alfa-helices.

Deze "touwen" hebben bolvormige koppen die de eigenschap hebben om te wikkelen met andere intermediaire filamenten, waardoor dikkere interlaced elementen worden gevormd.

De intermediaire filamenten bevinden zich overal in het celcytoplasma. Ze strekken zich uit naar het membraan en zijn er vaak aan gehecht. Deze filamenten bevinden zich ook in de kern, en vormen een structuur die "kernvel" wordt genoemd.

Deze groep is geclassificeerd in subgroepen met tussenfilament:

- Keratinefilamenten.

- Filamenten van vimentin.

- neurofilament.

- Nucleaire vellen.

Functie van de intermediaire filamenten

Het zijn extreem sterke en resistente elementen. Als we ze vergelijken met de andere twee filamenten (actine en microtubules), winnen de intermediaire filamenten in stabiliteit.

Dankzij deze eigenschap is de belangrijkste functie ervan mechanische weerstand tegen cellulaire veranderingen. Ze worden overvloedig aangetroffen in celtypen die constante mechanische stress ondergaan; bijvoorbeeld in zenuw-, epitheliale en spiercellen.

In tegenstelling tot de andere twee componenten van het cytoskelet, kunnen intermediaire filamenten niet aan hun polaire uiteinden worden geassembleerd en geplaatst.

Het zijn rigide structuren (om hun functie te kunnen vervullen: cellulaire ondersteuning en mechanische reactie op stress) en de assemblage van de filamenten is een fosforylatie-afhankelijk proces.

De intermediaire filamenten vormen structuren die desmosomen worden genoemd. Samen met een reeks eiwitten (cadherines) worden deze complexen gecreëerd die de verbindingen tussen cellen vormen.

microtubules

Microtubules zijn holle elementen. Het zijn de grootste filamenten waaruit het cytoskelet bestaat. De diameter van de microtubuli in het inwendige gedeelte is ongeveer 25 nm. De lengte is vrij variabel, binnen het bereik van 200 nm tot 25 μm.

Deze filamenten zijn onmisbaar in alle eukaryote cellen. Ze komen tevoorschijn (of worden geboren) uit kleine structuren die centrosomen worden genoemd en strekken zich uit tot de randen van de cel, in tegenstelling tot de intermediaire filamenten die zich door de cellulaire omgeving uitstrekken..

Microtubuli worden gevormd door eiwitten die tubulines worden genoemd. Tubuline is een dimeer gevormd door twee subeenheden: α-tubuline en β-tubuline. Deze twee monomeren zijn gebonden door niet-covalente bindingen.

Een van de meest relevante kenmerken is het vermogen om te groeien en te verkorten, omdat het vrij dynamische structuren zijn, zoals in actine filamenten.

De twee uiteinden van de microtubules kunnen van elkaar worden onderscheiden. Daarom wordt er gezegd dat in deze filamenten er een "polariteit" is. Aan elk uiteinde - positiever en minder of negatief genoemd - vindt het zelfassemblageproces plaats.

Dit proces van assemblage en degradatie van de gloeidraad geeft aanleiding tot een fenomeen van "dynamische instabiliteit".

Microtubule-functie

Microtubuli kunnen zeer uiteenlopende structuren vormen. Ze nemen deel aan de processen van celdeling en vormen de mitotische spil. Dit proces helpt elke dochtercel een gelijk aantal chromosomen te hebben.

Ze vormen ook de zweepachtige aanhangsels die worden gebruikt voor celmobiliteit, zoals cilia en flagella.

Microtubuli dienen als paden of "wegen" waarin verschillende eiwitten met een transportfunctie bewegen. Deze eiwitten worden in twee families ingedeeld: kinesinen en dyneïnes. Ze kunnen lange afstanden in de cel afleggen. Vervoer over korte afstanden wordt meestal gedaan op actine.

Deze eiwitten zijn de "voetgangers" van wegen gevormd door microtubules. De beweging lijkt veel op een wandeling op de microtubule.

Transport omvat beweging van verschillende soorten elementen of producten, zoals blaasjes. In zenuwcellen is dit proces algemeen bekend omdat neurotransmitters vesikels vrijkomen.

Microtubules nemen ook deel aan de mobilisatie van organellen. In het bijzonder zijn het Golgi-apparaat en het endosplasmische reticulum afhankelijk van deze filamenten om hun juiste positie in te nemen. Bij afwezigheid van microtubuli (in experimenteel gemuteerde cellen), veranderen deze organellen merkbaar hun positie.

Andere implicaties van het cytoskelet

In bacteriën

In de voorgaande paragrafen werd het cytoskelet van eukaryoten beschreven. Prokaryoten hebben ook een vergelijkbare structuur en hebben componenten die analoog zijn aan de drie vezels die deel uitmaken van het traditionele cytoskelet. Aan deze filamenten voegen we een van ons toe die behoort tot de bacterie: de MinD-ParA-groep.

De functies van het cytoskelet in bacteriën lijken sterk op de functies die ze vervullen in eukaryoten: ondersteuning, celdeling, onderhoud van de celvorm, onder andere.

Bij kanker

Klinisch gezien zijn de componenten van het cytoskelet in verband gebracht met kanker. Omdat ze ingrijpen in de processen van deling, worden ze beschouwd als 'doelen' om ongecontroleerde celontwikkeling te kunnen begrijpen en aan te vallen.

referenties

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Essentiële celbiologie. Garland Science.
2. Fletcher, D. A., & Mullins, R. D. (2010). Celmechanica en het cytoskelet. natuur, 463(7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Het cytoskelet en kanker. Kanker en metastase beoordelingen, 28(1-2), 5-14.
4. Moseley, J. B. (2013). Een uitgebreid overzicht van het eukaryote cytoskelet. Moleculaire biologie van de cel, 24(11), 1615-1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biochemie. Grondbeginselen voor geneeskunde en levenswetenschappen. Ik draaide achteruit.
6. Shih, Y. L., & Rothfield, L. (2006). Het bacteriële cytoskelet. Microbiologie en Moleculaire Biologie Beoordelingen, 70(3), 729-754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Menselijke fysiologie, een geïntegreerde aanpak. Pan American Medical 4e editie. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Beeldvorming van cytoskeletcomponenten door elektronenmicroscopie. in Cytoskelet-methoden en protocollen (pp. 187 - 06). Humana Press.