מיקרו-צינורות: למה הם, קומפוזיציה, ולמה הם מיועדים?

תאים מורכבים משלל מבנים שכמו בשעון גורמים להם לבצע את תפקידיהם בדיוק מוחלט.

אחד מאלה שאנחנו יכולים למצוא בתוך מכונות אורגניות מורכבות זה צינורות מיקרו. אנו הולכים להעמיק במאפייני האלמנטים הללו ומהם התפקידים שהם ממלאים בגופנו.

• מאמר קשור: "החלקים החשובים ביותר בתא ובאברונים: סקירה כללית"

מהם מיקרובוביות? מאפייני מבנים אלה

צינורות מיקרו הם צינורות מיקרוסקופיים שנמצאים בכל אחד מהתאים שלנו, החל במרכז הארגון MTOC או microtubule ונמשך לאורך כל הציטופלזמה של התא. לכל אחד מהצינורות הקטנים הללו עובי של 25 ננומטר, כאשר קוטר הפנים שלה הוא 12 ננומטר בלבד. לגבי האורך הם יכולים להגיע לכמה מיקרון, מרחק שנראה אולי קטן אבל ברמה התאית וביחס לרוחב שלהם גורם להם להיות ארוכים.

ברמה המבנית, מיקרובוביות מורכבים מפולימרים חלבוניים, ומורכבים מ -13 פרוטו פילמנטים, אשר בתורם מורכבים ממונומרים טובולינים a ו- b הממוקמים לסירוגין, כלומר יצירת שרשרת דימרים a-b. 13 הסינונים הפרוטו מסודרים זה כנגד זה עד שהם יוצרים את המבנה הגלילי ומשאירים את החלק של המרכז החלול. יתר על כן, לכל 13 יש את אותו מבנה, לכולם קצה, שמתחיל עם טובולין a, והשני הוא הקצה +, של טובולין b.

במיקרובוביות של תאי חיידק ישנם כמה הבדלים ביחס לשאר התאים האוקריוטים. במקרה זה, טובולינים יהיו ספציפיים לחיידקים, ויוצרים 5 פרוטו פילמנטים במקום 13 הרגילים שראינו קודם. בכל מקרה, המיקרו-צינורות הללו פועלים באופן דומה לאחרים.

חוסר יציבות דינמי

אחת התכונות המאפיינות מיקרו-צינורות היא חוסר היציבות הדינמי כביכול. זהו תהליך מתמיד במבנה זה שבאמצעותו הם פולימרים או דפולימריזמים ברציפות. המשמעות היא שכל הזמן הם משלבים דימרים של טובולין כדי להגדיל את האורך או להיפך הם מבטלים אותם לקיצור.

למעשה, הם יכולים להמשיך להתקצר עד שהם מבוטלים לחלוטין להתחיל את המחזור שוב, וחוזרים לפולימר. תהליך פילמור זה, כלומר צמיחה, מתרחש בתדירות גבוהה יותר בקצה +, כלומר בקצה טובולין b.

אך כיצד מתרחש תהליך זה ברמה התאית? דימרים של טובולין נמצאים בתא במצב חופשי. כולם מחוברים לשתי מולקולות של גואנוזין טריפוספט, או GTP (טריפוספט נוקלאוטיד). כאשר מגיע הזמן שדימרים אלה ידבקו באחד המיקרו-צינורות, מתרחשת תופעה ידועה. כהידרוליזה, לפיה אחת ממולקולות ה- GTP הופכת לגואנוזין די-פוספט, או לתמ"ג (נוקלאוטיד דיפוספט).

יש לזכור שמהירות התהליך חיונית כדי להבין מה יכול לקרות בהמשך. אם דימרים נקשרים למיקרובוביות מהר יותר מאשר הידרוליזה עצמה מתרחשת, זהו זה אומר שתמיד תהיה הכובע או המכסה של GTP בקצה הקיצוני ביותר של הדימרים. נהפוך הוא, במקרה שההידרוליזה מהירה יותר מהפילמור עצמו (מכיוון שהדבר הפך את התהליך לאט יותר), מה שנקבל בקיצוניות הקיצונית יהיה דימר של GTP-GDP.

מאחר שאחד מנוקליאוטידי הטריפוספאט עבר לנוקלאוטיד די-פוספט, נוצר חוסר יציבות בהידבקות בין הפרוטו פילמנטים עצמם, שגורם לאפקט שרשרת המסתיים בדפולימריזציה של הסט כולו. ברגע שדימרים ה- GTP-BNP שגרמו לחוסר איזון זה נעלמו, המיקרו-צינורות מחזירים לנורמליות ומחדשים את תהליך הפילמור.

הדימרים של טובולין-ת"פ שהשתחררו הופכים במהירות לדימולים של טובולין-GTP, כך שהם שוב זמינים להיקשר למיקרו-צינורות שוב. באופן זה, חוסר היציבות הדינמי עליו דיברנו בהתחלה מתרחש וגורם למיקרו-צינורות לצמוח ולהצטמצם מבלי להפסיק, במחזור מאוזן לחלוטין.

• אתה עשוי להתעניין ב: "שלד הנוירון: חלקים ותפקודים"

תכונות

למיקרובוביות תפקיד מהותי למשימות שונות בתוך התא, בעלות אופי מגוון מאוד. נלמד כמה מהם לעומק להלן.

1. Cilia ו flagella

מיקרובוביות מהווים חלק גדול מאלמנטים חשובים אחרים בתא כמו סיליוס ופללה, שהם בעצם מיקרו-צינורות אך עם קרום פלזמה המקיף אותם. סיליות ו flagella אלה הם המבנה שבו התא משתמש כדי להיות מסוגל לנוע וגם כ אלמנט רגיש ללכידת מידע מגוון של הסביבה הבסיסית לתהליכים מסוימים טלפון נייד.

הסיליה נבדלת מהדגלים בכך שהם קצרים יותר אך גם הרבה יותר נפוצים. בתנועתם הסיליות מניעות את הנוזל המקיף את התא בכיוון המקביל אליו, בעוד שהפלאלה עושה את אותו הדבר בניצב לקרום התא.

גם הסיליה וגם הדגנים הם אלמנטים מורכבים שיכולים להכיל 250 סוגי חלבונים. בכל סיליום ובכל דגל אנו מוצאים את האקסונמה, קבוצה מרכזית של צינוריות המכוסות בקרום הפלזמה שציינו קודם. אקסונמות אלה מורכבות מצמד מיקרו-צינורות הממוקמים במרכז ומוקפים 9 זוגות אחרים מבחוץ.

האקסונמה משתרעת מגוף הבסיס, מבנה תא נוסף, במקרה זה נוצר על ידי 9 סטים, במקרה זה מיקרו-צינורות משולשים, המסודרים בצורה מעגלית כדי להשאיר את החלל המרכזי החלול בין כולם הֵם.

אם נחזור לאקסונמה, יש לציין כי זוגות המיקרו-צינורות המרכיבים אותו נצמדים זה לזה בזכות ההשפעה של חלבון הנקסין ועל ידי רדיוס חלבונים. בתורו, בזוגות החיצוניים הללו אנו מוצאים גם דיינין, חלבון נוסף, אשר התועלת שלו במקרה זה היא ליצור תנועת הגלילים והפלאגלה, מכיוון שהוא מסוג המנוע. באופן פנימי זה קורה בזכות החלקה בין כל זוג מיקרו-צינורות, שבסופו של דבר יוצרת תנועה ברמה המבנית.

2. תַחְבּוּרָה

תפקיד מפתח נוסף של צינורות מיקרו הוא הובלת אברונים בתוך הציטופלזמה של התא., להיות מסוגלים להיות שלפוחית ​​או מסוג אחר. מנגנון זה אפשרי מכיוון שהמיקרו-צינורות ישמשו כמעין נתיבים שדרכם עוברים האברונים מנקודה אחת לאחרת בתא.

במקרה הספציפי של נוירונים, תופעה זו תתרחש גם עבור מה שמכונה הטרנספורמציה האקסופלזמית. אם לוקחים בחשבון שאקסונים יכולים למדוד לא רק סנטימטרים, אלא מטרים במינים מסוימים, זה מאפשר לנו לקבל מושג של יכולת הצמיחה של המיקרו-צינורות עצמם כדי להיות מסוגלים לתמוך בפונקציית תחבורה זו, כה חיונית במקצבים טלפון נייד.

לגבי פונקציה זו, מיקרו צינורות הם יהיו נתיב גרידא עבור האברונים, אך אינטראקציה בין שני היסודות לא תיווצר. נהפוך הוא, התנועה תושג באמצעות חלבונים מוטוריים, כמו דינין שכבר ראינו, וגם קינסין. ההבדל בין שני סוגי החלבונים הוא הכיוון שהם לוקחים במיקרו-צינורות, מאחר שמשתמשים בדיניינים לתנועה הולכת לקראת סוף המינוס, בעוד שקינזין משמש לכיוון הקיצוני יותר.

3. ציר אכרומטי

צינורות מיקרו מהווים גם אחד מהמבנים הבסיסיים של התא, במקרה זה ציר אכרומטי, מיטוטי או מיוטי. זה מורכב מיקרו-צינורות שונים המחברים את הצנטריולות והצנטרומרים של הכרומוזומים בזמן שמתרחש תהליך חלוקת התאים, או על ידי מיטוזה או על ידי מיוזה.

• אתה עשוי להתעניין ב: "ההבדלים בין מיטוזה למיוזה"

4. צורת התא

אנחנו כבר יודעים שיש הרבה סוגים של תאים, כל אחד עם המאפיינים והסידור שלו. מיקרובוביות יעזרו לספק לתא את הצורה הקבועה של כל אחד מסוגים אלה, למשל במקרה שנראה לעיל של תא מאורך, כמו נוירון עם האקסון הארוך שלו דנדריטים.

באותו הזמן הם גם המפתח כך שאלמנטים מסוימים בתא נמצאים במקום בו הם חייבים למלא את תפקידיהם כראוי. זה המקרה, למשל, של אברונים בסיסיים כמו הרטיקולום האנדופלזמי או מנגנון הגולגי.

5. ארגון נימה

תפקיד אחר של המיקרו-צינורות הוא להיות אחראי על חלוקת החוטים ברחבי השלד הציטוני (רשת החלבונים שהם נמצא בתוך התא וזה מזין את כל המבנים שבתוכו), ויוצר רשת של מסלולים קטנים יותר ויותר שיוצאים מהמיקרו-צינורות (הגדול ביותר) לכיוון חוטי הביניים וכלה בצר מכולם, מה שמכונה מיקרופילמנטים, שיכולים להיות מיוזין או אקטין.

הפניות ביבליוגרפיות:

• Desai, A., Mitchison, T.J. (1997). דינמיקת פילמור במיקרובובול. סקירה שנתית של ביולוגיה תאית והתפתחותית.
• מיצ'יסון, ט., קירשנר, מ. (1984). חוסר יציבות דינאמי של צמיחת מיקרובולה. טֶבַע.
• Nogales, E., Whittaker, M., Milligan, R. A., Downing, K.H. (1999). מודל ברזולוציה גבוהה של מיקרו-צינור. תָא. ScienceDirect.