Mikrotuubulid: mis need on, koostis ja milleks need on?

Rakud koosnevad paljudest struktuuridest, mis panevad sarnaselt kellaga oma funktsioone täitma täpselt.

Üks neist, mida võime selles keerulises orgaanilises masinas leida, on mikrotuubulid. Läheme süvenema nende elementide omadustesse ja milliseid funktsioone nad meie kehas täidavad.

• Seotud artikkel: "Raku ja organellide olulisemad osad: ülevaade"

Mis on mikrotuubulid? Nende struktuuride omadused

Mikrotuubulid on igas meie rakus leiduvad mikroskoopilised torud, mis algab MTOC-st või mikrotuubulite organiseerimiskeskusest ja ulatub kogu raku tsütoplasmas. Kõigi nende väikeste torude paksus on 25 nanomeetrit ja siseruumi läbimõõt on ainult 12 nanomeetrit. Pikkuse osas võivad need ulatuda mõne mikronini, vahemaa, mis võib tunduda väike, kuid rakutasandil ja proportsionaalselt nende laiusega muudab need pikaks.

Struktuursel tasemel mikrotuubulid koosnevad valgu polümeeridest ja koosnevad 13 protofilmist, mis omakorda koosnevad vaheldumisi paiknevatest tubuliini monomeeridest a ja b, see tähendab dimeeride ahela a-b loomisest. 13 protofilamenti on paigutatud üksteise vastu, kuni need moodustavad silindrikujulise struktuuri, jättes keskosa õõnsaks. Lisaks on kõigil 13-l sama struktuur, millel kõigil on a-ots, mis algab tubuliin-a-ga, teine ​​on tubuliin-b + -ots.

Bakterirakkude mikrotuubulites on ülejäänud eukarüootsete rakkude osas mõningaid erinevusi. Sellisel juhul oleksid tubuliinid spetsiifilised bakteritele ja moodustaksid 5 protofilamenti tavapärase 13 asemel, mida me varem nägime. Igal juhul toimivad need mikrotuubulid sarnaselt teistele.

Dünaamiline ebastabiilsus

Üks mikrotuubuleid iseloomustavatest omadustest on nn dünaamiline ebastabiilsus. Selles struktuuris on see pidev protsess, mille käigus nad pidevalt polümeriseeruvad või depolümeriseeruvad. See tähendab, et kogu aeg lisavad nad tubuliini dimeere pikkuse suurendamiseks või vastupidi, välistavad nende lühendamise.

Tegelikult, neid saab edasi lühendada, kuni nad on tsükli uuesti alustamiseks täielikult tagasi võtnud, minnes tagasi polümeriseeruma. See polümerisatsiooniprotsess, see tähendab kasv, toimub sagedamini + otsas, see tähendab tubuliin b otsas.

Kuid kuidas see protsess toimub rakutasandil? Tubuliini dimeere leidub rakus vabas olekus. Need kõik on seotud kahe guanosiintrifosfaadi või GTP (nukleotiidtrifosfaadi) molekuliga. Kui saabub aeg, mil need dimeerid kinnituvad ühte mikrotuubulitest, leiab aset teadaolev nähtus. hüdrolüüsina, kusjuures üks GTP molekulidest muundatakse guanosiindifosfaadiks või GDP-ks (nukleotiid difosfaat).

Pidage meeles, et protsessi kiirus on oluline, et mõista, mis edasi võib juhtuda. Kui dimeerid seonduvad mikrotuubulitega kiiremini kui hüdrolüüs ise toimub, on see nii See tähendab, et dimeeride kõige äärmuslikumal kohal on alati nn GTP-de kork või kork. Vastupidi, juhul kui hüdrolüüs on kiirem kui polümerisatsioon ise (kuna see on selle protsessi aeglasemaks muutnud), on see, mida me äärmisel enam saame, GTP-SKP dimeeriks.

Kuna üks trifosfaatnukleotiididest on üle läinud difosfaatnukleotiidile, tekib protofilamentide endi vahelises adhesioonis ebastabiilsus, mis põhjustab ahela efekti, mis lõpeb kogu komplekti depolümerisatsiooniga. Kui selle tasakaaluhäire põhjustanud GTP-GDP dimeerid on kadunud, saavad mikrotuubulid taas normaalsuse ja jätkavad polümerisatsiooniprotsessi.

Lahtistunud tubuliini-GDP dimeerid muutuvad kiiresti tubuliini-GTP dimeerideks, nii et need on taas saadaval mikrotuubulitega seondumiseks. Sel viisil tekib dünaamiline ebastabiilsus, millest me alguses rääkisime, põhjustades mikrotuubulite kasvu ja vähenemist peatumata, täiesti tasakaalus tsüklis.

• Teile võivad huvi pakkuda: "Neuroni tsütoskelett: osad ja funktsioonid"

Funktsioonid

Mikrotuubulitel on rakus mitmesuguste ülesannete täitmisel oluline roll, mis on väga mitmekesine. Järgnevalt uurime mõnda neist põhjalikult.

1. Cilia ja flagella

Mikrotuubulid moodustavad suure osa muudest raku olulistest elementidest nagu ripsmed ja lipukesed, mis on põhimõtteliselt mikrotuubulid, kuid neid ümbritseb plasmamembraan. Need ripsmed ja lipukesed on struktuur, mida rakk kasutab liikumiseks ja ka sellisena tundlik element teatud protsesside jaoks põhikeskkonna mitmekülgse teabe kogumiseks Mobiiltelefonid.

Cilia erineb lipukestest selle poolest, et nad on lühemad, kuid ka palju rikkalikumad. Nende liikumisel juhivad ripsmikud rakku ümbritsevat vedelikku sellega paralleelses suunas, samas kui lipukesed teevad sama rakumembraaniga risti.

Mõlemad ripsmed ja lipud on keerulised elemendid, mis mahutavad 250 tüüpi valke. Igast tsilliumist ja igast lipukestast leiame aksonemi - plasmamembraaniga kaetud mikrotuubulite keskse komplekti, mille me varem näitasime. Need aksoneemid koosnevad paarist mikrotuubulitest, mis asuvad keskel ja ümbritsetud 9 muu paariga väljastpoolt.

Aksoneem ulatub põhikehast, teisest rakustruktuurist, mis on antud juhul moodustatud 9 komplektist, sel juhul kolmekordsed mikrotuubulid, mis on paigutatud ringikujuliselt nii, et nende vahel jääb keskne õõnsus õõnsaks nad.

Tulles tagasi aksonemi juurde, tuleb märkida, et selle moodustavad mikrotuubulite paarid kinnituvad üksteisele tänu nexini valgu toimele ja valgu raadiusele. Omakorda leiame nendest välimistest paaridest ka dyneiini, teise valgu, mille kasulikkus on antud juhul silindrite ja lipsu liikumise tekitamine, kuna see on mootoritüüpi. Sisemiselt juhtub see tänu libisemisele iga mikrotuubulipaari vahel, mis lõpuks tekitab struktuursel tasemel liikumise.

2. Transport

Teine mikrotuubulite põhifunktsioon on organellide transport raku tsütoplasmas., mis võivad olla vesiikulid või muud tüüpi. See mehhanism on võimalik, kuna mikrotuubulid toimiksid omamoodi radadena, mille kaudu organellid liiguvad rakus ühest punktist teise.

Neuronite konkreetsel juhul ilmneks see nähtus ka nn aksoplasma transportimisel. Võttes arvesse, et aksonid võivad teatud liikidel mõõta mitte ainult sentimeetreid, vaid meetreid, võimaldab see meil aimu saada mikrotuubulite enda kasvuvõimest, et toetada seda rütmides nii olulist transpordifunktsiooni Mobiiltelefonid.

Selle funktsiooni osas mikrotuubulid need oleksid organellidele pelgalt tee, kuid kahe elemendi vahelist vastastikmõju ei tekiks. Vastupidi, liikumine saavutataks motoorsete valkude kaudu, nagu näiteks dyneiin, mida oleme juba näinud, ja ka kinesiin. Mõlemat tüüpi valkude erinevus seisneb selles, millist suunda nad mikrotuubulites kasutavad, kuna kasutatakse dyneiine miinusotsa suunas liikumiseks, ekstreemsuse poole liikumiseks kasutatakse kinesiini rohkem.

3. Akromaatiline spindel

Mikrotuubulid moodustavad ka teise raku põhistruktuuri, antud juhul akromaatilise, mitootilise või meiootilise spindli. See on välja mõeldud mitmesugused mikrotuubulid, mis ühendavad kromosoomide tsentrioole ja tsentromereid raku jagunemise protsessi ajalkas mitoosi või meioosi abil.

• Teile võivad huvi pakkuda: "Mitoosi ja meioosi erinevused"

4. Lahtrikuju

Me juba teame, et on palju rakutüüpe, millest igaühel on oma omadused ja paigutus. Mikrotuubulid aitaksid rakule anda näiteks nende tüüpide määratud kuju ülaltoodud juhul piklik rakk, näiteks pika aksoniga neuron ja dendriidid.

Samal ajal Need on ka võtmetähtsusega, et raku teatud elemendid oleksid kohas, kus nad oma ülesannete nõuetekohaseks täitmiseks peavad olema.. See kehtib näiteks nii fundamentaalsete organellide kohta nagu endoplasmaatiline võrk või Golgi aparaat.

5. Hõõgniidi korraldamine

Mikrotuubulite teine ​​oluline funktsioon on vastutada kiudude jaotumise eest kogu tsütoskeleti (valkude võrgus, mis on raku sees ja mis toidab kõiki sees olevaid struktuure), moodustades mikrotuubulitest lähtuvate üha väiksemate radade võrgustiku (suurim) vahepealsete niitide suunas ja lõpeb kõige kitsama, nn mikrofilamentidega, mis võivad olla müosiin või aktiin.

Bibliograafilised viited:

• Desai, A., Mitchison, T.J. (1997). Mikrotuubide polümerisatsiooni dünaamika. Rakkude ja arengubioloogia iga-aastane ülevaade.
• Mitchison, T., Kirschner, M. (1984). Mikrotuubulite kasvu dünaamiline ebastabiilsus. Loodus.
• Nogales, E., Whittaker, M., Milligan, R.A., Downing, K.H. (1999). Mikrotuubi kõrge eraldusvõimega mudel. Kamber. ScienceDirect.