Mikrotubule: što su, sastav i čemu služe?

Stanice se sastoje od mnoštva struktura koje ih, poput sata, tjeraju da izvršavaju svoje funkcije s apsolutnom preciznošću.

Jedan od onih koje možemo pronaći u ovoj složenoj organskoj mašineriji su mikrotubule. Istražit ćemo karakteristike ovih elemenata i koje su funkcije koje oni ispunjavaju u našem tijelu.

• Povezani članak: "Najvažniji dijelovi stanice i organele: pregled"

Što su mikrotubule? Karakteristike ovih struktura

Mikrotubule su mikroskopske cijevi pronađene u svakoj od naših stanica, počevši od MTOC-a ili centra za organiziranje mikrotubula i protežući se kroz citoplazmu stanice. Svaka od ovih malih cijevi ima debljinu od 25 nanometara, a promjer njezine unutrašnjosti je samo 12 nanometara. Što se tiče duljine, mogu doseći nekoliko mikrona, udaljenost koja se može činiti malom, ali koja je na staničnoj razini i proporcionalna njihovoj širini, čini ih dugačkim.

Na strukturnoj razini, mikrotubule sastoje se od proteinskih polimera, a sastoje se od 13 protofilamenata, koji se pak sastoje od tubulinskih monomera a i b smještenih naizmjenično, tj. stvarajući lanac dimera a-b. 13 protofilamenata postavljeno je jedan prema drugom dok ne tvore cilindričnu strukturu, ostavljajući dio šupljeg središta. Nadalje, svih 13 ima istu strukturu, svi imaju završetak, koji započinje tubulinom a, drugi je + kraj, tubulina b.

U mikrotubulama stanica bakterija postoje neke razlike u odnosu na ostatak eukariotskih stanica. U ovom bi slučaju tubulini bili specifični za bakterije i činili bi 5 protofilamenata umjesto uobičajenih 13 koje smo prije vidjeli. U svakom slučaju, ove mikrotubule djeluju na sličan način kao i ostale.

Dinamička nestabilnost

Jedna od osobina koja karakterizira mikrotubule je takozvana dinamička nestabilnost. Stalan je postupak u ovoj strukturi kojim kontinuirano polimeriziraju ili depolimeriziraju. To znači da cijelo vrijeme ugrađuju dimetere tubulina kako bi povećali duljinu ili ih naprotiv eliminiraju da bi se skratili.

Zapravo, mogu nastaviti skraćivati ​​dok se potpuno ne ponove kako bi ponovno započeli ciklus, vraćajući se na polimerizaciju. Ovaj postupak polimerizacije, odnosno rast, javlja se češće na + kraju, odnosno na kraju tubulina b.

Ali kako se taj proces događa na staničnoj razini? Dimeri tubulina nalaze se u stanici u slobodnom stanju. Svi su povezani s dvije molekule gvanozin trifosfata ili GTP (nukleotid trifosfat). Kad dođe vrijeme da se ti dimerovi prilijepe za jednu od mikrotubula, dogodi se poznati fenomen. kao hidroliza, pri čemu se jedna od GTP molekula pretvara u gvanozin difosfat ili GDP (nukleotid difosfat).

Imajte na umu da je brzina postupka ključna da biste razumjeli što se dalje može dogoditi. Ako se dimerovi vežu za mikrotubule brže nego što se dogodi sama hidroliza, to je to znači da će uvijek postojati takozvana kapa ili kapa GTP-a na najekstremnijem od dimera. Suprotno tome, u slučaju da je hidroliza brža od same polimerizacije (jer je to usporilo njen postupak), ono što ćemo dobiti u krajnjem ekstremu bit će GTP-BDP dimer.

Kako je jedan od trifosfatnih nukleotida prešao u difosfatni nukleotid, u adheziji između samih protofilamenata stvara se nestabilnost, što uzrokuje lančani efekt koji završava depolimerizacijom cijelog skupa. Jednom kad nestanu GTP-GDP dimeri koji su uzrokovali ovu neravnotežu, mikrotubule vraćaju normalu i nastavljaju postupak polimerizacije.

Otpušteni dimeri tubulin-GDP brzo postaju tubulin-GTP dimeri, pa su opet dostupni za ponovno vezivanje za mikrotubule. Na taj se način događa dinamička nestabilnost o kojoj smo govorili na početku, uzrokujući rast i smanjenje mikrotubula bez zaustavljanja, u savršeno uravnoteženom ciklusu.

• Možda će vas zanimati: "Citoskelet neurona: dijelovi i funkcije"

Značajke

Mikrotubule imaju temeljnu ulogu za razne zadatke unutar stanice, vrlo raznolike prirode. Neke ćemo detaljno proučiti u nastavku.

1. Cilija i bičevi

Mikrotubule čine veliki dio drugih važnih elemenata stanice kao što su trepavice i bičevi, koji su u osnovi mikrotubule, ali s plazma membranom koja ih okružuje. Te su trepavice i bičevi struktura koju stanica koristi da bi se mogla kretati, a također i kao osjetljivi element za hvatanje različitih informacija o temeljnom okruženju za određene procese Mobiteli.

Cilije se od bičeva razlikuju po tome što su kraće, ali i puno obilnije. U svom kretanju trepavice pokreću tekućinu koja okružuje stanicu u paralelnom joj smjeru, dok bičevi čine isto okomito na staničnu membranu.

I trepavice i bičevi složeni su elementi u koje se može smjestiti 250 vrsta proteina. U svakom cilijumu i svakom bičeniku nalazimo aksonem, središnji skup mikrotubula prekrivenih plazemskom membranom na koji smo ranije ukazali. Te se aksoneme sastoje od para mikrotubula smještenih u sredini i okruženih s još 9 parova s ​​vanjske strane.

Aksonem se proteže od bazalnog tijela, druge stanične strukture, u ovom slučaju formirane od 9 skupova, u ovom slučaju trostruke mikrotubule, raspoređene kružno da ostavljaju šuplju središnju šupljinu između svih oni.

Vraćajući se na aksonemu, valja napomenuti da parovi mikrotubula koji ga čine međusobno se lijepe zahvaljujući učinku proteina neksina i proteinskim radijusima. Istodobno, u tim vanjskim parovima također nalazimo dinein, još jedan protein, čija je korisnost u ovom slučaju generiranje kretanja cilindara i bičeva, budući da je riječ o motornom tipu. To se interno događa zahvaljujući klizanju između svakog para mikrotubula, što na kraju generira pokret na strukturnoj razini.

2. Prijevoz

Sljedeća ključna funkcija mikrotubula je transport organela unutar stanične citoplazme., a mogu biti vezikule ili druge vrste. Ovaj je mehanizam moguć jer bi mikrotubule djelovale kao vrsta traka kroz koje se organele kreću od jedne točke do druge u stanici.

U specifičnom slučaju neurona, ova bi se pojava dogodila i za takozvani aksoplazmatski transport. Uzimajući u obzir da aksoni mogu mjeriti ne samo centimetre, već i metre kod određenih vrsta, to nam omogućuje da dobijemo ideju kapaciteta rasta samih mikrotubula kako bi mogli podržati ovu transportnu funkciju, tako bitnu u ritmovima Mobiteli.

Što se tiče ove funkcije, mikrotubule bili bi puki put za organele, ali interakcija između dva elementa ne bi se stvorila. Suprotno tome, kretanje bi se postiglo motoričkim proteinima, poput dineina, koji smo već vidjeli, i također kinezinom. Razlika između obje vrste proteina je smjer kojim se kreću u mikrotubulama, budući da se koriste dinineini za kretanje prema minus kraju, dok se kinesin koristi za kretanje prema krajnosti više.

3. Akromatsko vreteno

Mikrotubule također čine još jednu od temeljnih struktura stanice, u ovom slučaju akromatsko, mitotsko ili mejotičko vreteno. Izmišljeno je razne mikrotubule koje povezuju centriole i centromere kromosoma dok se događa proces stanične diobe, bilo mitozom ili mejozom.

• Možda će vas zanimati: "Razlike između mitoze i mejoze"

4. Oblik stanice

Već znamo da postoji mnogo vrsta stanica, svaka sa svojim karakteristikama i rasporedom. Mikrotubule bi pomogle, na primjer, pružiti stanici određeni oblik svake od ovih vrsta u slučaju gore prikazanog izdužene stanice, poput neurona s dugim aksonom i dendriti.

U isto vrijeme Oni su također ključni kako bi se određeni elementi stanice nalazili na mjestu na kojem moraju biti da bi pravilno izvršavali svoje funkcije. To je slučaj, na primjer, toliko važnih organela kao endoplazmatski retikulum ili Golgijev aparat.

5. Organizacija niti

Još jedna od bitnih funkcija mikrotubula je biti odgovoran za raspodjelu niti kroz citoskelet (mrežu proteina koji su koji se nalazi unutar stanice i koji hrani sve strukture iznutra), tvoreći mrežu sve manjih putova koji idu od mikrotubula (najveći) prema srednjim nitima i završava najužim od svih, takozvanim mikrofilamentima, koji mogu biti miozin ili aktin.

Bibliografske reference:

• Desai, A., Mitchison, T.J. (1997). Dinamika polimerizacije mikrotubula. Godišnji pregled stanične i razvojne biologije.
• Mitchison, T., Kirschner, M. (1984). Dinamička nestabilnost rasta mikrotubula. Priroda.
• Nogales, E., Whittaker, M., Milligan, R.A., Downing, K.H. (1999.). Model mikrotubule visoke rezolucije. Ćelija. ScienceDirect.