Mikrotubulusok: mik ezek, összetételük és mire szolgálnak?

A sejtek sokféle struktúrából állnak, amelyek, mint egy óra, abszolút pontossággal késztetik őket funkcióik ellátására.

Az egyik ilyen, amelyet megtalálhatunk ezen a komplex szerves gépen belül mikrotubulusok. Elmélyülünk ezeknek az elemeknek a jellemzőiben, és abban, hogy milyen funkciókat látnak el a testünkben.

• Kapcsolódó cikk: "A sejt és az organellumok legfontosabb részei: áttekintés"

Mik azok a mikrotubulusok? E struktúrák jellemzői

A mikrotubulusok mikroszkópos csövek találhatók minden sejtünkben, az MTOC-ban vagy a mikrotubulus-szervező központban kezdődik, és a sejt egész citoplazmájában átnyúlik. Mindegyik kis cső vastagsága 25 nanométer, belső részének átmérője csak 12 nanométer. Ami a hosszúságot illeti, elérhet néhány mikronot, ez a távolság kicsinek tűnhet, de sejtszinten és a szélességükhöz viszonyítva hosszúvá teszi őket.

Szerkezeti szinten mikrotubulusok fehérje polimerekből és 13 protofilból állnakamelyek viszont az felváltva elhelyezkedő a és b tubulin monomerekből állnak, vagyis az a-b dimerek láncát hozzák létre. A 13 protofil szál addig van elrendezve, amíg a hengeres szerkezetet nem alkotják, a középső részt üregesen hagyva. Ezenkívül mind a 13 szerkezete azonos, mindegyiknek van egy vége, amely a tubulin a-val kezdődik, a másik pedig a tubulin b + vége.

A baktériumsejtek mikrotubulusaiban vannak bizonyos különbségek az eukarióta sejtek többi részével szemben. Ebben az esetben a tubulinok specifikusak a baktériumokra, és 5 protofilamentumot alkotnának a szokásos 13 helyett, amelyet korábban láttunk. Mindenesetre ezek a mikrotubulusok hasonló módon működnek, mint a többi.

Dinamikus instabilitás

A mikrotubulusok egyik jellemzője az úgynevezett dinamikus instabilitás. Ebben a struktúrában állandó folyamat, amelynek során folyamatosan polimerizálnak vagy depolimerizálódnak. Ez azt jelenti, hogy folyamatosan növelik a tubulin dimereket a hosszúság növelése érdekében, vagy éppen ellenkezőleg, kiküszöbölik a rövidítésüket.

Valójában, tovább rövidíthetők, amíg teljesen visszavonják a ciklus újrakezdését, visszatérve a polimerizációhoz. Ez a polimerizációs folyamat, vagyis a növekedés gyakrabban fordul elő a + végén, azaz a tubulin b végén.

De hogyan zajlik ez a folyamat sejtszinten? A tubulin dimerek szabad állapotban találhatók a sejtben. Mindegyik a guanozin-trifoszfát vagy a GTP (nukleotid-trifoszfát) két molekulájához kapcsolódik. Amikor eljön az ideje, hogy ezek a dimerek tapadjanak az egyik mikrotubulushoz, ismert jelenség játszódik le. hidrolízisként, amelynek során az egyik GTP-molekula guanozin-difoszfáttá vagy GDP-vé (nukleotiddá) alakul át difoszfát).

Ne feledje, hogy a folyamat sebessége elengedhetetlen ahhoz, hogy megértsük, mi történhet ezután. Ha a dimerek gyorsabban kötődnek a mikrotubulusokhoz, mint maga a hidrolízis, akkor ez az Ez azt jelenti, hogy a dimerek legszélsőségénél mindig lesz egy úgynevezett cap vagy cap a GTP-kről. Éppen ellenkezőleg, abban az esetben, ha a hidrolízis gyorsabb, mint maga a polimerizáció (mert ez lassabbá tette a folyamatát), amit a szélsőségesen többet kapunk, az egy GTP-GDP dimer lesz.

Amint az egyik trifoszfát-nukleotid átjut egy difoszfát-nukleotidra, instabilitás keletkezik magukban a protofilamentumok közötti tapadásban, amely a teljes halmaz depolimerizációjával végződő lánchatást eredményez. Miután eltűntek az egyensúlyhiányt okozó GTP-GDP dimerek, a mikrotubulusok visszanyerik a normalitást és folytatják a polimerizációs folyamatot.

A meglazult tubulin-GDP dimerek gyorsan tubulin-GTP dimerekké válnak, így ismét rendelkezésre állnak a mikrotubulusokhoz való kötődéshez. Ily módon bekövetkezik az a dinamikus instabilitás, amelyről az elején beszéltünk, aminek következtében a mikrotubulusok megállás nélkül növekednek és csökkennek, tökéletesen kiegyensúlyozott ciklusban.

• Érdekelheti: "Az idegsejt citoszkeletonja: részei és funkciói"

Jellemzők

A mikrotubulusok alapvető szerepet játszanak a sejt különböző feladataiban, nagyon változatos természetűek. Az alábbiakban néhányat alaposan megvizsgálunk.

1. Cilia és flagella

Mikrotubulusok a sejt egyéb fontos elemeinek, például csillóknak és flagelláknak nagy részét alkotják, amelyek alapvetően mikrotubulusok, de plazma membrán veszi körül őket. Ezek a csillók és a flagellák az a szerkezet, amelyet a sejt használ, hogy képes legyen mozogni, és így is érzékeny elem az alapkörnyezet sokrétű információinak rögzítésére bizonyos folyamatokhoz mobiltelefonok.

A csillók annyiban különböznek a flagellától, hogy rövidebbek, de sokkal bőségesebbek is. Mozgásuk során a csillók a sejtet körülvevő folyadékot vele párhuzamos irányba hajtják, míg a flagellák ugyanezt merőlegesen a sejtmembránra.

Mind a csilló, mind a flagella összetett elem, amely 250 féle fehérjét képes befogadni. Minden ciliumban és minden flagellumban megtaláljuk az axonemet, a plazmamembrán által lefedett mikrotubulusok központi készletét, amelyet korábban jeleztünk. Ezek az axonémák egy közepén elhelyezkedő mikrotubuluspárból állnak, amelyeket kívül 9 másik pár vesz körül.

Az axonéma az alaptesttől nyúlik ki, egy másik sejtszerkezet, amelyet ebben az esetben 9 halmaz alkot, ebben az esetben hármas mikrotubulusok, körkörösen elrendezve, hogy a központi üreg üreges maradjon ők.

Visszatérve az axonémára, meg kell jegyezni, hogy az azt alkotó mikrotubuluspárok a nexin fehérje hatásának és a fehérje sugarainak köszönhetően tapadnak egymáshoz. Ugyanakkor ezekben a külső párokban a dyneint, egy másik fehérjét is találunk, amelynek hasznossága ebben az esetben a hengerek és a flagellák mozgásának előidézése, mivel ez motoros. Belsőleg ez az egyes mikrotubuluspárok közötti csúszásnak köszönhető, ami végül strukturális szinten mozgást generál.

2. Szállítás

A mikrotubulusok másik kulcsfontosságú funkciója az organellák szállítása a sejtek citoplazmájában., amelyek vezikulák vagy más típusúak lehetnek. Ez a mechanizmus azért lehetséges, mert a mikrotubulusok egyfajta sávként működnének, amelyen keresztül az organellumok a sejt egyik pontjáról a másikra mozognak.

Az idegsejtek specifikus esetben ez a jelenség az úgynevezett axoplazmatikus transzport esetében is előfordulna. Figyelembe véve, hogy az axonok nem csak centimétereket, hanem métereket is mérhetnek bizonyos fajokban, ez lehetővé teszi számunkra, hogy képet kapjunk a mikrotubulusok növekedési képességének, hogy támogatni tudják ezt a ritmusokban oly elengedhetetlen transzport funkciót mobiltelefonok.

Ezzel a funkcióval kapcsolatban mikrotubulusok puszta útvonalak lennének az organellák számára, de a két elem közötti kölcsönhatás nem jön létre. Éppen ellenkezőleg, a mozgást motorfehérjék, például dynein, amelyet már láttuk, és kinezin is elérné. A kétféle fehérje közötti különbség a mikrotubulusok iránya, mivel a dyneineket használják a mínusz vég felé haladó mozgáshoz, míg a kinezin a véglet felé halad több.

3. Achromatikus orsó

A mikrotubulusok a sejt másik alapvető szerkezetét is alkotják, ebben az esetben az achromatikus, mitotikus vagy meiotikus orsót. Ez kitalált különféle mikrotubulusok, amelyek összekapcsolják a kromoszómák centrioleit és centromereit, miközben a sejtosztódás folyamata zajlikakár mitózissal, akár meiózissal.

• Érdekelheti: "A mitózis és a meiózis közötti különbségek"

4. Sejt alakja

Már tudjuk, hogy sokféle sejt létezik, mindegyiknek megvan a maga jellemzője és elrendezése. A mikrotubulusok segítenek például abban, hogy a sejtek megkapják az egyes típusok meghatározott alakját a fent látható esetben egy hosszúkás sejt, például egy idegsejt hosszú axonjával és dendritek.

Ugyanabban az időben Kulcsfontosságúak azért is, hogy a cella bizonyos elemei azon a helyen legyenek, ahol funkcióik megfelelő teljesítéséhez lenniük kell. Ez vonatkozik például olyan alapvető organellákra, mint az endoplazmatikus retikulum vagy a Golgi-készülék.

5. Izzószervezés

A mikrotubulusok másik alapvető funkciója az, hogy gondoskodjanak a szálak eloszlásáról a citoszkeletonban (a fehérjék hálózatában, amelyek a sejt belsejében található és táplálja a benne lévő összes struktúrát), egyre kisebb utak hálózatát képezve, amely a mikrotubulusokból megy (a legnagyobb) a köztes szálak felé, és a legszűkebb, az úgynevezett mikrofilamentumokkal végződik, amelyek lehetnek miozin vagy aktin.

Bibliográfiai hivatkozások:

• Desai, A., Mitchison, T.J. (1997). A mikrotubulusok polimerizációs dinamikája. A sejt- és fejlődési biológia éves áttekintése.
• Mitchison, T., Kirschner, M. (1984). A mikrotubulusok növekedésének dinamikus instabilitása. Természet.
• Nogales, E., Whittaker, M., Milligan, R.A., Downing, K.H. (1999). A mikrotubulus nagy felbontású modellje. Sejt. ScienceDirect.