الأنابيب الدقيقة: ما هي وتكوينها ولماذا؟

تتكون الخلايا من العديد من الهياكل التي ، كما هو الحال في الساعة ، تجعلها تؤدي وظائفها بدقة مطلقة.

واحدة من تلك التي يمكن أن نجدها داخل هذه الآلات العضوية المعقدة هي أنابيب مجهرية. سوف نتعمق في خصائص هذه العناصر وما هي الوظائف التي تؤديها في أجسامنا.

• مقالات لها صلة: "أهم أجزاء الخلية والعضيات: نظرة عامة"

ما هي الأنابيب الدقيقة؟ خصائص هذه الهياكل

الأنابيب الدقيقة الأنابيب المجهرية الموجودة في كل خلية من خلايانا، بدءًا من MTOC أو مركز تنظيم الأنابيب الدقيقة وتمتد في جميع أنحاء سيتوبلازم الخلية. يبلغ سمك كل من هذه الأنابيب الصغيرة 25 نانومترًا ، ويبلغ قطرها الداخلي 12 نانومترًا فقط. فيما يتعلق بالطول ، يمكن أن تصل إلى بضعة ميكرونات ، وهي مسافة قد تبدو صغيرة ولكنها على المستوى الخلوي وبما يتناسب مع عرضها تجعلها طويلة.

على المستوى الهيكلي ، الأنابيب الدقيقة تتكون من بوليمرات بروتينية ، وتتكون من 13 خيطًا أوليًا، والتي تتكون بدورها من مونومرات التوبولين a و b المتواجدة بالتناوب ، أي تكوين سلسلة من الثنائيات a-b. يتم ترتيب الخيوط الثلاثة عشر أحدها مقابل الأخرى حتى تشكل الهيكل الأسطواني ، تاركة الجزء من المركز المجوف. علاوة على ذلك ، كل الـ 13 لها نفس البنية ، وكلها لها نهاية ، والتي تبدأ بـ tubulin a ، والآخر هو + end ، لـ tubulin b.

توجد بعض الاختلافات في الأنابيب الدقيقة لخلايا البكتيريا فيما يتعلق ببقية الخلايا حقيقية النواة. في هذه الحالة ، ستكون التوبولين خاصة بالبكتيريا ، وستشكل 5 خيوط أولية بدلاً من 13 خيوطًا اعتيادية رأيناها من قبل. على أي حال ، تعمل هذه الأنابيب الدقيقة بطريقة مماثلة للآخرين.

عدم الاستقرار الديناميكي

إحدى الصفات التي تميز الأنابيب الدقيقة هي ما يسمى بعدم الاستقرار الديناميكي. إنها عملية ثابتة في هذا الهيكل يتم من خلالها بلمرة أو إزالة البلمرة باستمرار. هذا يعني أنه في كل وقت يتم فيه دمج ثنائيات التوبولين لزيادة الطول أو على العكس من ذلك ، يتم التخلص منها ليتم تقصيرها.

حقيقة، يمكن أن يستمر تقصيرها حتى يتم التراجع عنها تمامًا لبدء الدورة مرة أخرى ، والعودة إلى البلمرة. تحدث عملية البلمرة هذه ، أي النمو ، بشكل متكرر في نهاية + ، أي في نهاية توبولين ب.

لكن كيف تحدث هذه العملية على المستوى الخلوي؟ تم العثور على ثنائيات توبولين في الخلية في الحالة الحرة. كلهم مرتبطون بجزيئين من غوانوزين ثلاثي الفوسفات ، أو GTP (نوكليوتيد ثلاثي الفوسفات). عندما يحين الوقت لالتصاق هذه الثنائيات بأحد الأنابيب الدقيقة ، تحدث ظاهرة معروفة. كتحلل مائي ، حيث يتحول أحد جزيئات GTP إلى ثنائي فوسفات الغوانوزين ، أو الناتج المحلي الإجمالي (نوكليوتيد ثنائي الفوسفات).

ضع في اعتبارك أن سرعة العملية ضرورية لفهم ما يمكن أن يحدث بعد ذلك. إذا ارتبط الثنائيات بالأنابيب الدقيقة بشكل أسرع من حدوث التحلل المائي نفسه ، فهذا يحدث هذا يعني أنه سيكون هناك دائمًا ما يسمى بغطاء أو غطاء GTPs في أقصى درجات الثنائيات. على العكس من ذلك ، في حالة أن التحلل المائي أسرع من البلمرة نفسها (لأن هذا جعل عمليتها أبطأ) ، فإن ما سنحصل عليه في أقصى الحدود سيكون ثنائيًا GTP-GDP.

نظرًا لأن أحد نيوكليوتيدات ثلاثي الفوسفات قد انتقل إلى نيوكليوتيد ثنائي الفوسفات ، ينشأ عدم استقرار في الالتصاق بين الخيوط الأولية نفسها، مما يؤدي إلى تأثير تسلسلي ينتهي بإزالة بلمرة المجموعة بأكملها. بمجرد اختفاء ثنائيات GTP-GDP التي كانت تسبب هذا الخلل ، تستعيد الأنابيب الدقيقة طبيعتها وتستأنف عملية البلمرة.

تصبح ثنائيات التوبولين-الناتج المحلي الإجمالي التي أصبحت مفكوكة بسرعة ثنائيات توبولين- GTP ، لذا فهي متاحة مرة أخرى للارتباط بالأنابيب الدقيقة مرة أخرى. بهذه الطريقة ، يحدث عدم الاستقرار الديناميكي الذي تحدثنا عنه في البداية ، مما يتسبب في نمو الأنابيب الدقيقة وتقليلها دون توقف ، في دورة متوازنة تمامًا.

• قد تكون مهتمًا بـ: "الهيكل الخلوي للخلايا العصبية: الأجزاء والوظائف"

سمات

للأنابيب الدقيقة دور أساسي في المهام المختلفة داخل الخلية ذات الطبيعة المتنوعة للغاية. سوف ندرس بعضها بعمق أدناه.

1. أهداب والأسواط

أنابيب مجهرية تشكل جزءًا كبيرًا من العناصر المهمة الأخرى للخلية مثل الأهداب والسوط، وهي عبارة عن أنابيب دقيقة بشكل أساسي ولكن تحيط بها غشاء بلازما. هذه الأهداب والأسواط هي الهيكل الذي تستخدمه الخلية لتكون قادرة على الحركة وأيضًا عنصر حساس لالتقاط معلومات متنوعة من البيئة الأساسية لعمليات معينة هاتف خليوي.

تختلف الأهداب عن الأسواط في أنها أقصر ولكنها أيضًا أكثر وفرة. في حركتها ، تدفع الأهداب السائل الذي يحيط بالخلية في اتجاه موازٍ لها ، في حين أن الأسواط تفعل نفس الشيء بشكل عمودي على غشاء الخلية.

كل من الأهداب والسوط عناصر معقدة يمكن أن تحتوي على 250 نوعًا من البروتين. في كل هدب وكل سوط نجد محور عصبي ، مجموعة مركزية من الأنابيب الدقيقة مغطاة بغشاء البلازما الذي أشرنا إليه سابقًا. تتكون هذه المحاور من زوج من الأنابيب الدقيقة الموجودة في المركز وتحيط بها 9 أزواج أخرى من الخارج.

يمتد محور عصبي من الجسم القاعدي ، وهي بنية خلوية أخرى ، في هذه الحالة تتكون من 9 مجموعات ، في هذه الحالة ، يتم ترتيب الأنابيب الدقيقة الثلاثية بشكل دائري لتترك التجويف المركزي مجوفًا بين الجميع أنهم.

بالعودة إلى محور عصبي ، تجدر الإشارة إلى ذلك تلتصق أزواج الأنابيب الدقيقة التي تتكون منها مع بعضها البعض بفضل تأثير بروتين nexin وبروتين نصف قطر. في الوقت نفسه ، نجد أيضًا في هذه الأزواج الخارجية بروتين Dynein ، وهو بروتين آخر ، تتمثل فائدته في هذه الحالة في توليد حركة الأسطوانات والأسواط ، نظرًا لأنه نوع محرك. داخليًا ، يحدث هذا بفضل الانزلاق بين كل زوج من الأنابيب الدقيقة ، مما يؤدي إلى توليد حركة على المستوى الهيكلي.

2. المواصلات

وظيفة رئيسية أخرى للأنابيب الدقيقة هي نقل العضيات داخل سيتوبلازم الخلية.ويمكن أن تكون حويصلات أو من نوع آخر. هذه الآلية ممكنة لأن الأنابيب الدقيقة تعمل كنوع من الممرات التي تنتقل عبرها العضيات من نقطة إلى أخرى في الخلية.

في الحالة المحددة للخلايا العصبية ، تحدث هذه الظاهرة أيضًا لما يسمى بالنقل المحوري. مع الأخذ في الاعتبار أن المحاور لا تستطيع قياس السنتيمترات فحسب ، بل الأمتار في أنواع معينة ، فهي تتيح لنا الحصول على فكرة من قدرة نمو الأنابيب الدقيقة نفسها لتكون قادرة على دعم وظيفة النقل هذه ، وهي ضرورية جدًا في الإيقاعات هاتف خليوي.

فيما يتعلق بهذه الوظيفة ، الأنابيب الدقيقة ستكون مجرد مسار للعضيات ، لكن لن يتم إنشاء تفاعل بين العنصرين. على العكس من ذلك ، يمكن أن تتحقق الحركة من خلال البروتينات الحركية ، مثل الدينين ، الذي رأيناه بالفعل ، وكذلك كينيسين. الفرق بين كلا النوعين من البروتين هو الاتجاه الذي يسلكانه في الأنابيب الدقيقة ، حيث يتم استخدام الداينين للحركة نحو النهاية السالبة ، بينما يستخدم kinesin للذهاب نحو أقصى أكثر.

3. المغزل اللوني

تشكل الأنابيب الدقيقة أيضًا بنية أساسية أخرى للخلية ، في هذه الحالة المغزل اللوني أو الانقسامي أو الانقسام الاختزالي. وهي مكونة الأنابيب الدقيقة المختلفة التي تربط المريكزات والوسطى للكروموسومات أثناء حدوث عملية انقسام الخلايا، إما عن طريق الانقسام أو عن طريق الانقسام الاختزالي.

• قد تكون مهتمًا بـ: "الاختلافات بين الانقسام والانقسام الاختزالي"

4. شكل الخلية

نحن نعلم بالفعل أن هناك أنواعًا عديدة من الخلايا ، لكل منها خصائصها وترتيبها. تساعد الأنابيب الدقيقة على تزويد الخلية بالشكل المحدد لكل نوع من هذه الأنواع ، على سبيل المثال في الحالة الموضحة أعلاه لخلية ممدودة ، مثل خلية عصبية ذات محور عصبي طويل و التشعبات.

في نفس الوقت إنها أيضًا أساسية بحيث تكون بعض عناصر الخلية في المكان الذي يجب أن تكون فيه لأداء وظائفها بشكل صحيح. هذا هو الحال ، على سبيل المثال ، بالنسبة للعضيات الأساسية مثل الشبكة الإندوبلازمية أو جهاز جولجي.

5. تنظيم الشعيرة

من الوظائف الأساسية الأخرى للأنابيب الدقيقة أن تكون مسؤولة عن توزيع الخيوط في جميع أنحاء الهيكل الخلوي (شبكة البروتينات التي الموجودة داخل الخلية والتي تغذي جميع الهياكل الموجودة بداخلها) ، وتشكل شبكة من المسارات الأصغر بشكل متزايد والتي تنتقل من الأنابيب الدقيقة (الأكبر) باتجاه الخيوط الوسيطة وتنتهي بالأضيق من كل ذلك ، ما يسمى بالخيوط الدقيقة ، والتي يمكن أن تكون الميوسين أو الأكتين.

المراجع الببليوغرافية:

• ديساي ، أ ، ميتشيسون ، تي جيه. (1997). ديناميات بلمرة الأنابيب الدقيقة. المراجعة السنوية لعلم الأحياء الخلوي والتنموي.
• ميتشيسون ، ت. ، كيرشنر ، إم. (1984). عدم الاستقرار الديناميكي للنمو أنيبيب. طبيعة.
• Nogales، E.، Whittaker، M.، Milligan، RA، Downing، K.H. (1999). نموذج عالي الدقة للأنابيب الدقيقة. خلية. ScienceDirect.