Mikrotubulukset: mitä ne ovat, koostumus ja mitä ne ovat?

Solut koostuvat lukuisista rakenteista, jotka, kuten kellossa, saavat ne suorittamaan tehtävänsä täysin tarkasti.

Yksi niistä, jotka löydämme tästä monimutkaisesta orgaanisesta koneistosta, ovat mikrotubulukset. Aiomme syventää näiden elementtien ominaisuuksia ja mitä toimintoja ne suorittavat kehossamme.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Solun ja organellien tärkeimmät osat: yleiskatsaus"

Mitä ovat mikrotubulukset? Näiden rakenteiden ominaisuudet

Mikrotubulukset ovat mikroskooppiset putket, jotka löytyvät jokaisesta solustamme, joka alkaa MTOC: sta tai mikroputkien järjestelykeskuksesta ja ulottuu koko solun sytoplasmaan. Jokaisen pienen putken paksuus on 25 nanometriä, ja sen sisätilan halkaisija on vain 12 nanometriä. Pituuden suhteen ne voivat saavuttaa muutaman mikronin, etäisyys, joka saattaa tuntua pieneltä, mutta solutasolla ja suhteessa niiden leveyteen tekee niistä pitkiä.

Rakennetasolla mikrotubulukset koostuvat proteiinipolymeereistä ja koostuvat 13 protofilamentista, jotka puolestaan ​​koostuvat tubuliinimonomeereistä a ja b, jotka sijaitsevat vuorotellen, toisin sanoen muodostavat dimeeriketjun a-b. 13 protofilamenttia on järjestetty toisiaan vasten, kunnes ne muodostavat sylinterimäisen rakenteen jättäen osan ontelosta keskiosasta. Lisäksi kaikilla 13: lla on sama rakenne, kaikilla on a-pää, joka alkaa tubuliinilla a, toinen on tubuliini b: n + pää.

Bakteerisolujen mikrotubuluksissa on joitain eroja muihin eukaryoottisoluihin nähden. Tässä tapauksessa tubuliinit olisivat spesifisiä bakteereille, ja ne muodostavat 5 protofilamenttia tavallisen 13: n sijaan, jotka näimme aiemmin. Joka tapauksessa nämä mikrotubulukset toimivat samalla tavalla kuin muut.

Dynaaminen epävakaus

Yksi mikrotubuluksia luonnehtivista ominaisuuksista on niin kutsuttu dynaaminen epävakaus. Se on jatkuva prosessi tässä rakenteessa, jolla ne polymeroivat tai depolymeroivat jatkuvasti. Tämä tarkoittaa, että koko ajan he sisällyttävät tubuliinidimeerejä pituuden lisäämiseksi tai päinvastoin eliminoivat niiden lyhentämisen.

Itse asiassa, Niitä voidaan edelleen lyhentää, kunnes ne on täysin purettu aloittamaan sykli uudelleen palaten takaisin polymeroimaan. Tämä polymerointiprosessi, toisin sanoen kasvu, tapahtuu useammin + -päässä, toisin sanoen tubuliini-b-päässä.

Mutta miten tämä prosessi tapahtuu solutasolla? Tubuliinidimeerejä löytyy solusta vapaassa tilassa. Ne kaikki ovat kiinnittyneet kahteen guanosiinitrifosfaattimolekyyliin tai GTP: hen (nukleotiditrifosfaatti). Kun on aika näiden dimeerien tarttua johonkin mikrotubulista, tapahtuu tunnettu ilmiö. hydrolyysinä, jolloin yksi GTP-molekyyleistä muuttuu guanosiinidifosfaatiksi tai GDP: ksi (nukleotidi difosfaatti).

Pidä mielessä, että prosessin nopeus on välttämätöntä sen ymmärtämiseksi, mitä seuraavaksi voi tapahtua. Jos dimeerit sitoutuvat mikrotubuluksiin nopeammin kuin itse hydrolyysi tapahtuu, niin on se tarkoittaa, että dimeereistä äärimmäisissä on aina ns. GTP: n korkki tai korkki. Päinvastoin, siinä tapauksessa, että hydrolyysi on nopeampaa kuin itse polymerointi (koska tämä on hidastanut prosessia), äärimmäisessä ääripäässä saavutamme GTP-GDP-dimeerin.

Kun yksi trifosfaattinukleotideista on siirtynyt difosfaattinukleotidiin, itsestään protofilamenttien välisessä tartunnassa syntyy epävakautta., joka aiheuttaa ketjuefektin, joka päättyy koko sarjan depolymerointiin. Kun tämän epätasapainon aiheuttaneet GTP-GDP-dimeerit ovat kadonneet, mikrotubulit palautuvat normaaliksi ja jatkavat polymerointiprosessia.

Löystyneistä tubuliini-GDP-dimeereistä tulee nopeasti tubuliini-GTP-dimeerejä, joten ne ovat jälleen käytettävissä sitomaan mikrotubuluksia uudelleen. Tällä tavalla tapahtuu dynaaminen epävakaus, josta puhuimme alussa, jolloin mikrotubulit kasvavat ja vähenevät pysähtymättä täysin tasapainotetussa syklissä.

• Saatat olla kiinnostunut: "Neuronin sytoskeletti: osat ja toiminnot"

ominaisuudet

Mikrotubuleilla on perustavanlaatuinen rooli solun eri tehtävissä, jotka ovat hyvin vaihtelevia. Tutkimme joitain niistä perusteellisesti alla.

1. Cilia ja flagella

Mikrotubulukset muodostavat suuren osan solun muista tärkeistä elementeistä, kuten siliat ja flagellat, jotka ovat pohjimmiltaan mikrotubuluksia, mutta niitä ympäröi plasmakalvo. Nämä ripset ja liput ovat rakenne, jota solu käyttää voidakseen liikkua ja myös sellaisina arkaluontoinen elementti, jotta voidaan kerätä monipuolista tietoa perusympäristöstä tietyille prosesseille Kännykät.

Cilia eroaa flagellasta siinä, että ne ovat lyhyempiä, mutta myös paljon runsaampia. Liikkeessään ripset ohjaavat solua ympäröivää nestettä sen suuntaiseen suuntaan, kun taas lippu tekee saman kohtisuorassa solukalvoon nähden.

Sekä ripset että liput ovat monimutkaisia ​​elementtejä, joihin mahtuu 250 proteiinityyppiä. Kummassakin ciliumissa ja jokaisessa flagellumissa löydämme aksonemin, keskitetyn mikrotubulussarjan, jonka plasmamembraani peitti ja jonka ilmoitimme aiemmin. Nämä aksonemat koostuvat parista mikrotubuluksia, jotka sijaitsevat keskellä ja ympäröivät 9 muuta paria ulkopuolelta.

Aksonema ulottuu päärungosta, toisesta solurakenteesta, joka tässä tapauksessa muodostuu 9 joukosta, tässä tapauksessa kolminkertainen mikrotubulus, joka on järjestetty pyöreästi jättämään ontto keski-ontelo kaikkien väliin ne.

Palataksemme aksonemeen, on huomattava, että ne muodostavat mikrotubulusparit tarttuvat toisiinsa nexiiniproteiinin vaikutuksen ja proteiinisäteiden ansiosta. Puolestaan ​​näissä ulkopareissa on myös dyneiinia, toista proteiinia, jonka hyödyllisyys tässä tapauksessa on tuottaa sylinterien ja flagellien liike, koska se on moottorityyppiä. Sisäisesti tämä tapahtuu liukumisen ansiosta jokaisen mikroputkiparin välillä, mikä lopulta tuottaa liikettä rakennetasolla.

2. Kuljetus

Toinen mikrotubulusten keskeinen tehtävä on kuljettaa organelleja solusytoplasmassa., jotka voivat olla vesikkeleitä tai muun tyyppisiä. Tämä mekanismi on mahdollinen, koska mikrotubulukset toimisivat eräänlaisena kaistana, jota pitkin organellit liikkuvat solusta pisteestä toiseen.

Neuronien erityistapauksessa tämä ilmiö tapahtuisi myös ns. Aksoplasmisen kuljetuksen yhteydessä. Kun otetaan huomioon, että aksonit voivat mitata paitsi senttimetrejä myös metrejä tietyissä lajeissa, se antaa meille mahdollisuuden saada käsitys itse mikrotubulusten kasvukapasiteetista voidakseen tukea tätä rytmissä niin välttämätöntä kuljetusfunktiota Kännykät.

Tämän toiminnon osalta mikrotubulukset ne olisivat pelkkä polku organelleille, mutta vuorovaikutusta näiden kahden elementin välillä ei syntyisi. Päinvastoin, liike saavutettaisiin moottoriproteiinien, kuten dyneiinin, jonka olemme jo nähneet, ja myös kinesiinin avulla. Molempien proteiinityyppien ero on suunta, jonka ne ottavat mikrotubuleissa, koska käytetään dyneiinejä liikettä kohti miinuspäätä kohti, kun taas kinesiiniä käytetään kohti ääripäätä lisää.

3. Akromaattinen kara

Mikrotubulukset muodostavat myös toisen solun perusrakenteen, tässä tapauksessa akromaattisen, mitoottisen tai meioottisen karan. Se on muodostettu erilaisia ​​mikrotubuluksia, jotka yhdistävät kromosomien sentrioleja ja sentromereja solujen jakautumisprosessin aikanajoko mitoosin tai meioosin avulla.

• Saatat olla kiinnostunut: "Mitoosin ja meioosin erot"

4. Solun muoto

Tiedämme jo, että solutyyppejä on monta, joilla kaikilla on omat ominaisuutensa ja järjestely. Mikrotubulukset auttaisivat esimerkiksi tuottamaan solulle määrätyn muodon kullekin näistä tyypeistä edellä kuvatussa tapauksessa pitkänomainen solu, kuten neuroni, jolla on pitkä aksoni ja dendriitit.

Samaan aikaan Ne ovat myös avainasemassa, jotta tietyt solun elementit ovat paikassa, jossa niiden on oltava tehtäviensä suorittamiseksi kunnolla.. Tämä pätee esimerkiksi yhtä perustavanlaatuisiin organelleihin kuin endoplasminen verkkokalvo tai Golgi-laite.

5. Hehkulangan organisaatio

Toinen mikrotubulusten keskeisistä tehtävistä on huolehtia filamenttien jakautumisesta sytoskeletoon (proteiinien verkko, joka on solun sisällä ja joka ravitsee kaikkia sen sisällä olevia rakenteita), muodostaen yhä pienempien reittien verkon, joka kulkee mikrotubuleista (suurin) kohti välifilamentteja ja päättyen kapeimpaan, ns. mikrofilamentteihin, jotka voivat olla myosiinia tai aktiinia.

Bibliografiset viitteet:

• Desai, A., Mitchison, T.J. (1997). Mikroputken polymerointidynamiikka. Vuosittainen katsaus solu- ja kehitysbiologiaan.
• Mitchison, T., Kirschner, M. (1984). Mikroputkien kasvun dynaaminen epävakaus. Luonto.
• Nogales, E., Whittaker, M., Milligan, R.A., Downing, K.H. (1999). Mikroputken korkean resoluution malli. Solu. ScienceDirect.