Mikrotubule: kaj so, sestava in čemu so namenjene?

Celice so sestavljene iz množice struktur, ki jim, tako kot v uri, omogočajo, da svoje funkcije opravljajo z absolutno natančnostjo.

Eni tistih, ki jih najdemo v tej zapleteni ekološki mehanizaciji, so mikrotubule. Poglobili se bomo v značilnosti teh elementov in kakšne funkcije imajo v našem telesu.

• Povezani članek: "Najpomembnejši deli celice in organele: pregled"

Kaj so mikrotubule? Značilnosti teh struktur

Mikrotubule so mikroskopske epruvete, ki jih najdemo v vsaki od naših celic, ki se začne v MTOC ali organizacijskem centru mikrotubulov in se razteza po celotni citoplazmi celice. Vsaka od teh majhnih cevi ima debelino 25 nanometrov, premer njene notranjosti pa je le 12 nanometrov. Glede dolžine lahko dosežejo nekaj mikronov, razdalja, ki se morda zdi majhna, vendar je na celični ravni in sorazmerno s širino dolga.

Na strukturni ravni mikrotubule so sestavljeni iz beljakovinskih polimerov in so sestavljeni iz 13 protofilamentov, ki pa so sestavljeni iz tubulinskih monomerov a in b, ki se nahajata izmenično, torej ustvarjata verigo dimerjev a-b. 13 protofilamentov je razporejenih drug proti drugemu, dokler ne tvorijo valjaste strukture, pri čemer ostane del votlega središča. Poleg tega ima vseh 13 enako strukturo, vsi imajo konec, ki se začne s tubulinom a, drugi pa je + konec tubulina b.

V mikrotubulih bakterijskih celic obstajajo nekatere razlike glede na ostale evkariontske celice. V tem primeru bi bili tubulini značilni za bakterije in bi namesto običajnih 13, ki smo jih videli prej, tvorili 5 protofilamentov. Vsekakor pa te mikrotubule delujejo podobno kot ostale.

Dinamična nestabilnost

Ena od lastnosti, ki je značilna za mikrotubule, je tako imenovana dinamična nestabilnost. V tej strukturi gre za stalen postopek, s katerim se nenehno polimerizirajo ali depolimerizirajo. To pomeni, da ves čas vgrajujejo dimnike tubulina za povečanje dolžine ali nasprotno odpravljajo njihovo skrajšanje.

Pravzaprav, lahko jih še naprej skrajšujemo, dokler jih popolnoma ne razveljavimo, da bi spet začeli cikel in se vrnili nazaj k polimerizaciji. Ta postopek polimerizacije, to je rast, se pogosteje pojavi na + koncu, torej na koncu tubulina b.

Kako pa se ta proces dogaja na celični ravni? Tubulinski dimerji se nahajajo v celici v prostem stanju. Vsi so pritrjeni na dve molekuli gvanozin trifosfata ali GTP (nukleotid trifosfat). Ko pride čas, da se ti dimerji držijo ene od mikrotubulov, se zgodi znan pojav. kot hidroliza, pri čemer se ena od molekul GTP spremeni v gvanozin difosfat ali BDP (nukleotid difosfat).

Upoštevajte, da je hitrost postopka bistvena za razumevanje, kaj se lahko zgodi naprej. Če se dimerji vežejo na mikrotubule hitreje kot sama hidroliza, to je to pomeni, da bo na skrajnem koncu dimerjev vedno obstajal tako imenovani pokrovček ali pokrovček GTP. Nasprotno, v primeru, da je hidroliza hitrejša od same polimerizacije (ker je to upočasnilo njen postopek), bomo v skrajni meri dobili dimer GTP-BDP.

Ko se je eden od trifosfatnih nukleotidov spremenil v difosfatni nukleotid, nastane nestabilnost pri adheziji med samimi protofilamenti, ki povzroči verižni učinek, ki se konča z depolimerizacijo celotnega sklopa. Ko izginejo dimerji GTP-GDP, ki so povzročili to neravnovesje, se mikrotubule vrnejo v normalno stanje in nadaljujejo s postopkom polimerizacije.

Sproščeni dimeri tubulin-GDP hitro postanejo dimeri tubulina-GTP, zato so spet na voljo za ponovno vezavo na mikrotubule. Na ta način obstaja tista dinamična nestabilnost, o kateri smo govorili na začetku, zaradi česar mikrotubuli rastejo in se zmanjšujejo, ne da bi se ustavili, v popolnoma uravnoteženem ciklu.

• Morda vas zanima: "Citoskelet nevrona: deli in funkcije"

Lastnosti

Mikrotubuli imajo temeljno vlogo pri različnih nalogah v celici, ki so zelo raznolike. Nekatere bomo podrobneje preučili spodaj.

1. Cilia in bičevec

Mikrotubule tvorijo velik del drugih pomembnih elementov celice, kot so trepalnice in bičevi, ki so v bistvu mikrotubule, vendar jih obdaja plazemska membrana. Te trepalnice in bičevi so struktura, ki jo celica uporablja, da se lahko premika in tudi kot občutljiv element za zajem različnih informacij o temeljnem okolju za določene procese mobilni telefon.

Cilia se od bičkov razlikuje po tem, da so krajše, a tudi veliko bolj bogate. Pri svojem gibanju trepalnice poganjajo tekočino, ki obkroža celico, v smeri, ki je vzporedna z njo, medtem ko bičevi delajo enako pravokotno na celično membrano.

Tako trepalnice kot biče so zapleteni elementi, ki lahko vsebujejo 250 vrst beljakovin. V vsakem ciliju in vsakem flagelumu najdemo aksonem, osrednji sklop mikrotubulov, prekritih s plazemsko membrano, ki smo jih prej navedli. Ti aksonemi so sestavljeni iz para mikrotubulov, ki se nahajajo v sredini in so zunaj obdani z 9 drugimi pari.

Aksonem se razteza od bazalnega telesa, druge celične strukture, v tem primeru tvorjene iz 9 sklopov, v tem primeru trojne mikrotubule, razporejene krožno, tako da ostanejo votle osrednje votline med vsemi oni.

Če se vrnemo k aksonemu, je treba opozoriti, da pari mikrotubulov, ki ga sestavljajo, se med seboj držijo zaradi učinka beljakovine neksin in polmera beljakovin. V teh zunanjih parih pa najdemo tudi dinein, drugo beljakovino, katere uporabnost je v tem primeru ustvariti gibanje jeklenk in bičkov, saj je motornega tipa. Notranje se to zgodi zaradi drsenja med posameznimi pari mikrotubulov, ki na koncu ustvari gibanje na strukturni ravni.

2. Prevoz

Druga ključna naloga mikrotubulov je transport organelov znotraj celične citoplazme., ki so lahko mehurčki ali druge vrste. Ta mehanizem je mogoč, ker bi mikrotubuli delovali kot nekakšni stezi, po katerih se organele premikajo od ene točke do druge v celici.

V posebnem primeru nevronov bi se ta pojav pojavil tudi pri tako imenovanem aksoplazmatskem transportu. Upoštevajoč, da lahko aksoni pri določenih vrstah merijo ne samo centimetre, temveč tudi metre, nam omogoča, da dobimo idejo zmožnosti rasti samih mikrotubulov, da lahko podpirajo to transportno funkcijo, tako pomembno v ritmih mobilni telefon.

Glede te funkcije mikrotubule bi bile zgolj pot za organele, vendar interakcija med obema elementoma ne bi bila ustvarjena. Nasprotno, gibanje bi dosegli z motoričnimi beljakovinami, na primer z dineinom, ki smo ga že videli, in tudi s kinezinom. Razlika med obema vrstama beljakovin je v smeri, ki jo zavzamejo mikrotubule, saj se uporabljajo dineini za gibanje proti minus koncu, medtem ko se kinesin uporablja za skrajnost več.

3. Akromatsko vreteno

Mikrotubule tvorijo tudi drugo temeljno strukturo celice, v tem primeru akromatsko, mitotično ali mejotično vreteno. Izmišljeno je različne mikrotubule, ki povezujejo centriole in centromere kromosomov, medtem ko poteka proces celične delitve, bodisi z mitozo ali z mejozo.

• Morda vas zanima: "Razlike med mitozo in mejozo"

4. Oblika celice

Že vemo, da obstaja veliko vrst celic, od katerih ima vsaka svoje značilnosti in razporeditev. Mikrotubule bi na primer pomagale celici zagotoviti določeno obliko vsake od teh vrst v primeru zgoraj podolgovate celice, na primer nevrona z dolgim ​​aksonom in dendriti.

Ob istem času Ključni so tudi za to, da so nekateri elementi celice na mestu, kjer morajo biti, da lahko pravilno opravljajo svoje funkcije. To na primer velja za organele, ki so tako pomembne kot endoplazemski retikulum ali Golgijev aparat.

5. Organizacija žarilnih nitk

Druga pomembna naloga mikrotubulov je skrb za porazdelitev filamentov po celotnem citoskeletonu (mreža beljakovin, ki so znotraj celice in hrani vse strukture znotraj), ki tvori mrežo vse manjših poti, ki potekajo iz mikrotubulov (največji) proti vmesnim filamentom in se konča z najožjim od vseh, tako imenovanimi mikrofilamenti, ki so lahko miozin ali aktin.

Bibliografske reference:

• Desai, A., Mitchison, T.J. (1997). Dinamika polimerizacije mikrotubulov. Letni pregled celične in razvojne biologije.
• Mitchison, T., Kirschner, M. (1984). Dinamična nestabilnost rasti mikrotubulov. Narava.
• Nogales, E., Whittaker, M., Milligan, R.A., Downing, K.H. (1999). Model visoke ločljivosti mikrotubule. Celica. ScienceDirect.