Микротубули: какви са те, съставът и за какво са предназначени?

Клетките са изградени от множество структури, които като в часовник ги карат да изпълняват функциите си с абсолютна точност.

Едни от тези, които можем да намерим в тази сложна органична техника, са микротубули. Ще се задълбочим в характеристиките на тези елементи и какви са функциите, които те изпълняват в нашето тяло.

• Свързана статия: „Най-важните части от клетката и органелите: общ преглед“

Какво представляват микротубулите? Характеристики на тези структури

Микротубулите са микроскопични тръби, намерени във всяка от нашите клетки, започвайки от МТОС или организиращ център на микротубули и се простира в цялата цитоплазма на клетката. Всяка от тези малки тръби има дебелина 25 нанометра, като диаметърът на вътрешността й е само 12 нанометра. Що се отнася до дължината, те могат да достигнат няколко микрона - разстояние, което може да изглежда малко, но това на клетъчно ниво и пропорционално на тяхната ширина ги прави дълги.

На структурно ниво, микротубули са съставени от протеинови полимери и са съставени от 13 протофиламента

, които от своя страна са изградени от тубулинови мономери a и b, разположени последователно, тоест създаващи верига от димери a-b. 13-те протофиламента са разположени един срещу друг, докато образуват цилиндричната структура, оставяйки частта от кухия център. Освен това всички 13 имат една и съща структура, като всички имат а-край, който започва с тубулин а, а другият е + краят на тубулин b.

В микротубулите на бактериалните клетки има някои разлики по отношение на останалите еукариотни клетки. В този случай тубулините биха били специфични за бактериите и биха образували 5 протофиламента вместо обичайните 13, които видяхме преди. Във всеки случай тези микротубули работят по подобен начин на останалите.

Динамична нестабилност

Едно от качествата, което характеризира микротубулите, е така наречената динамична нестабилност. Това е постоянен процес в тази структура, чрез който те непрекъснато се полимеризират или деполимеризират. Това означава, че през цялото време те включват тубулинови димери за увеличаване на дължината или, напротив, елиминират тяхното съкращаване.

Всъщност, те могат да продължат да се съкращават, докато не бъдат напълно отменени, за да стартират цикъла отново, връщайки се към полимеризация. Този процес на полимеризация, т.е. растеж, се случва по-често в + края, т.е. в края на тубулин b.

Но как се случва този процес на клетъчно ниво? Тубулиновите димери се намират в клетката в свободно състояние. Всички те са прикрепени към две молекули гуанозин трифосфат или GTP (нуклеотиден трифосфат). Когато дойде време тези димери да се придържат към една от микротубулите, се случва известно явление. като хидролиза, при което една от GTP молекулите се трансформира в гуанозин дифосфат или GDP (нуклеотид дифосфат).

Имайте предвид, че скоростта на процеса е от съществено значение, за да разберете какво може да се случи по-нататък. Ако димерите се свързват с микротубулите по-бързо от самата хидролиза, това е така това означава, че винаги ще има така наречената капачка или капачка на GTP в най-крайния от димерите. Напротив, в случай, че хидролизата е по-бърза от самата полимеризация (тъй като това е направило процеса му по-бавен), това, което ще получим в крайна степен, ще бъде GTP-GDP димер.

Тъй като един от трифосфатните нуклеотиди преминава към дифосфатен нуклеотид, в адхезията между самите протофиламенти се генерира нестабилност, което предизвиква верижен ефект, завършващ с деполимеризация на целия набор. След като GTP-GDP димерите, които причиняват този дисбаланс, изчезнат, микротубулите възвръщат нормалността си и възобновяват процеса на полимеризация.

Разхлабените димери на тубулин-GDP бързо се превръщат в тубулин-GTP димери, така че отново са на разположение да се свързват отново с микротубули. По този начин има онази динамична нестабилност, за която говорихме в началото, причинявайки микротубулите да растат и намаляват, без да спират, в перфектно балансиран цикъл.

• Може да се интересувате от: "Цитоскелет на неврона: части и функции"

Характеристика

Микротубулите имат основна роля за различни задачи в клетката от много разнообразен характер. Ще проучим някои от тях в дълбочина по-долу.

1. Cilia и флагела

Микротубули съставляват голяма част от други важни елементи на клетката като реснички и флагели, които са основно микротубули, но с плазмена мембрана, която ги заобикаля. Тези реснички и флагели са структурата, която клетката използва, за да може да се движи, а също и като чувствителен елемент за улавяне на разнообразна информация за основната среда за определени процеси мобилни телефони.

Cilia се различават от флагелите по това, че са по-къси, но и много по-обилни. В своето движение ресничките задвижват течността, която заобикаля клетката, в посока, успоредна на нея, докато бичът прави същото перпендикулярно на клетъчната мембрана.

И ресничките, и флагелите са сложни елементи, които могат да съдържат 250 вида протеини. Във всяка ресничка и всеки бич намираме аксонемата, централен набор от микротубули, покрити от плазмената мембрана, която посочихме по-рано. Тези аксонеми са изградени от двойка микротубули, разположени в центъра и заобиколени от 9 други двойки отвън.

Аксонемата се простира от базалното тяло, друга клетъчна структура, в този случай образувана от 9 комплекта, в този случай тройни, от микротубули, разположени кръгообразно, за да оставят кухи централната кухина между всички те.

Връщайки се към аксонемата, трябва да се отбележи, че двойките микротубули, които го съставят, се прилепват една към друга благодарение на ефекта на протеина нексин и от протеиновите радиуси. На свой ред в тези външни двойки откриваме и динеин, друг протеин, чиято полезност в този случай е да генерира движението на цилиндрите и биччетата, тъй като е от типа двигател. Вътрешно това се случва благодарение на плъзгане между всяка двойка микротубули, което в крайна сметка генерира движение на структурно ниво.

2. Транспорт

Друга ключова функция на микротубулите е да транспортират органели в клетъчната цитоплазма., да може да бъде везикули или от друг тип. Този механизъм е възможен, защото микротубулите биха действали като вид платна, по които органелите се придвижват от една точка в друга в клетката.

В конкретния случай на неврони, това явление би се случило и за така наречения аксоплазмен транспорт. Като се има предвид, че аксоните могат да измерват не само сантиметри, но и метри при определени видове, това ни позволява да добием представа на капацитета за растеж на самите микротубули, за да могат да поддържат тази транспортна функция, толкова важна в ритмите мобилни телефони.

По отношение на тази функция, микротубули те биха били само пътека за органелите, но взаимодействие между двата елемента няма да се генерира. Напротив, движението би се постигнало чрез двигателни протеини, като динеин, който вече видяхме, а също и кинезин. Разликата между двата вида протеин е посоката, която те поемат в микротубулите, тъй като се използват динеините за движение, преминаващо към минусовия край, докато кинезинът се използва за преминаване към крайността Повече ▼.

3. Ахроматично вретено

Микротубулите съставляват и друга от основните структури на клетката, в случая ахроматичното, митотичното или мейотичното вретено. Измислено е различни микротубули, които свързват центриолите и центромерите на хромозомите, докато протича процесът на клетъчно делене, или чрез митоза, или чрез мейоза.

• Може да се интересувате от: „Разлики между митоза и мейоза“

4. Форма на клетката

Вече знаем, че има много видове клетки, всяка със свои характеристики и подредба. Микротубулите биха помогнали например за осигуряване на клетката с определената форма на всеки от тези видове в случая, видян по-горе на удължена клетка, като неврон с дългия си аксон и дендрити.

По същото време Те също са ключови, така че определени елементи на клетката да са на мястото, където трябва да бъдат, за да изпълняват правилно функциите си. Такъв е случаят например с толкова важни органели като ендоплазмения ретикулум или апарата на Голджи.

5. Организация на нишки

Друга от съществените функции на микротубулите е да се грижат за разпределението на нишките в цитоскелета (мрежата от протеини, които са намиращ се вътре в клетката и който подхранва всички структури вътре), образувайки мрежа от все по-малки пътища, която отива от микротубулите (най-големият) към междинните нишки и завършващ с най-тесния от всички, така наречените микрофиламенти, които могат да бъдат миозин или актин.

Библиографски справки:

• Desai, A., Mitchison, T.J. (1997). Динамика на полимеризация на микротубули. Годишен преглед на клетъчната и биология на развитието.
• Мичисън, Т., Киршнер, М. (1984). Динамична нестабилност на растежа на микротубулите. Природата.
• Nogales, E., Whittaker, M., Milligan, R.A., Downing, K.H. (1999). Модел на микротубула с висока разделителна способност. Клетка. ScienceDirect.