Микротубуле: шта су они, састав и чему служе?

Ћелије се састоје од мноштва структура које их, као у сату, чине да апсолутно прецизно извршавају своје функције.

Један од оних који можемо пронаћи у оквиру ове сложене органске механизације су микротубуле. Истражит ћемо карактеристике ових елемената и које су функције које они испуњавају у нашем тијелу.

• Повезани чланак: „Најважнији делови ћелије и органеле: преглед“

Шта су микротубуле? Карактеристике ових структура

Микротубуле су микроскопске епрувете пронађене у свакој од наших ћелија, почевши од МТОЦ или центра за организовање микротубула и протежући се кроз цитоплазму ћелије. Свака од ових малих цеви има дебљину од 25 нанометара, а пречник њене унутрашњости је само 12 нанометара. Што се тиче дужине, они могу достићи неколико микрона, што може изгледати као да је растојање на целијском нивоу и пропорционално њиховој ширини дуго.

На структурном нивоу, микротубуле састоје се од полимера протеина, а састоје се од 13 протофиламената, који су сачињени од тубулинских мономера а и б који се налазе наизменично, односно стварају ланац димера а-б. 13 протофиламената је распоређено један против другог док не формирају цилиндричну структуру, остављајући део шупљег центра. Даље, свих 13 има исту структуру, сви имају завршетак, који започиње тубулином а, други је + крај, тубулина б.

У микротубулама ћелија бактерија постоје неке разлике у односу на остатак еукариотских ћелија. У овом случају, тубулини би били специфични за бактерије и формирали би 5 протофиламената уместо уобичајених 13 које смо раније видели. У сваком случају, ове микротубуле раде на сличан начин као и остале.

Динамичка нестабилност

Једна од особина која карактерише микротубуле је такозвана динамичка нестабилност. То је сталан процес у овој структури којим континуирано полимеризују или деполимеризују. То значи да све време уграђују тубулинске димере да би повећали дужину или, напротив, елиминишу их да би се скратили.

Заправо, могу се наставити скраћивати док се потпуно не пониште да би поново започели циклус, враћајући се на полимеризацију. Овај процес полимеризације, односно раст, чешће се јавља на + крају, односно на крају тубулина б.

Али како се тај процес одвија на ћелијском нивоу? Димери тубулина налазе се у ћелији у слободном стању. Сви су везани за два молекула гванозин трифосфата, или ГТП (нуклеотид трифосфат). Када дође време да се ови димери прилепе за једну од микротубула, догоди се познати феномен. као хидролиза, при чему се један од ГТП молекула трансформише у гванозин дифосфат или ГДП (нуклеотид дифосфат).

Имајте на уму да је брзина процеса од суштинске важности да бисте разумели шта се даље може догодити. Ако се димери везују за микротубуле брже него што се догоди сама хидролиза, то је то значи да ће увек постојати такозвана капа или капа ГТП-а на најекстремнијем од димера. Супротно томе, у случају да је хидролиза бржа од саме полимеризације (јер је ово успорило њен процес), оно што ћемо добити у крајњем екстрему биће ГТП-БДП димер.

Како је један од трифосфатних нуклеотида прешао у дифосфатни нуклеотид, настаје нестабилност у адхезији између самих протофиламената, што узрокује ланчани ефекат који се завршава деполимеризацијом читавог скупа. Једном када нестану димери ГТП-ГДП који су узроковали ову неравнотежу, микротубуле враћају нормалу и настављају процес полимеризације.

Димери тубулин-ГДП који се олабаве брзо постају тубулин-ГТП димери, па су поново доступни за поновно везивање за микротубуле. На тај начин се јавља динамичка нестабилност о којој смо говорили на почетку, узрокујући раст и смањење микротубула без заустављања, у савршено уравнотеженом циклусу.

• Можда ће вас занимати: „Цитоскелет неурона: делови и функције“

Карактеристике

Микротубуле имају основну улогу за различите задатке у ћелији, врло разнолике природе. Неке од њих ћемо детаљно проучити у наставку.

1. Цилиа и бичеви

Микротубуле чине велики део других важних елемената ћелије као што су трепавице и бичеви, који су у основи микротубуле, али са плазматском мембраном која их окружује. Ове трепавице и бичеви су структура коју ћелија користи да би се могла кретати, а такође и као осетљив елемент за хватање различитих информација о основном окружењу за одређене процесе мобилни телефони.

Цилије се разликују од бичева по томе што су краће, али и много обилније. У свом покрету, трепавице покрећу течност која окружује ћелију у правцу паралелном са њом, док бичеви чине то окомито на ћелијску мембрану.

И трепавице и бичеви су сложени елементи у којима се може сместити 250 врста протеина. У сваком цилијуму и сваком биченику налазимо аксонем, централни скуп микротубула прекривених плаземском мембраном на који смо раније указали. Ове аксонеме чине пар микротубула смештених у центру и споља окружених са још 9 парова.

Аксонема се протеже од базалног тела, друге ћелијске структуре, у овом случају формиране од 9 сетова, у овом случају троструке микротубуле, постављене кружно да остављају шупљу централну шупљину између свих они.

Враћајући се на аксонему, треба приметити да парови микротубула који га чине лепљени су једни за друге захваљујући деловању протеина нексин и радијусима протеина. Истовремено, у овим спољашњим паровима такође налазимо динеин, још један протеин, чија је корисност у овом случају генерисање кретања цилиндара и бичева, јер је то моторни тип. То се интерно дешава захваљујући клизању између сваког пара микротубула, што на крају генерише покрет на структурном нивоу.

2. Транспорт

Друга кључна функција микротубула је транспорт органела унутар ћелијске цитоплазме., а могу бити везикуле или друге врсте. Овај механизам је могућ јер би микротубуле деловале као нека врста трака кроз које се органеле крећу од једне тачке до друге у ћелији.

У конкретном случају неурона, овај феномен би се јавио и за такозвани аксоплазматски транспорт. Узимајући у обзир да аксони могу мерити не само центиметре, већ метре код одређених врста, то нам омогућава да добијемо идеју капацитета раста самих микротубула да би могли да подрже ову транспортну функцију, тако битну у ритму мобилни телефони.

Што се тиче ове функције, микротубуле били би пуки пут за органеле, али интеракција између два елемента не би била генерисана. Супротно томе, кретање би се постигло моторичким протеинима, попут динеина, који смо већ видели, а такође и кинезином. Разлика између обе врсте протеина је правац којим се крећу у микротубулама, јер се користе динеини за кретање према минус крају, док се кинезин користи за кретање ка крајности више.

3. Ахроматско вретено

Микротубуле такође чине још једну од основних структура ћелије, у овом случају акроматско, митотско или мејотичко вретено. Измишљено је разне микротубуле које повезују центриоле и центромере хромозома док се дешава процес ћелијске деобе, било митозом или мејозом.

• Можда ће вас занимати: „Разлике између митозе и мејозе“

4. Облик ћелије

Већ знамо да постоји много врста ћелија, свака са својим карактеристикама и распоредом. Микротубуле би помогле да се ћелији обезбеди одређени облик сваке од ових врста, на пример у случају виђеног горе издужене ћелије, попут неурона са дугим аксоном и дендрити.

Истовремено Они су такође кључни за то да се одређени елементи ћелије налазе на месту где морају да буду да би правилно извршавали своје функције. То је случај, на пример, са толико важним органелама као ендоплазматски ретикулум или Голгијев апарат.

5. Организација филамента

Још једна од основних функција микротубула је да буду одговорне за расподелу филамената кроз цитоскелет (мрежу протеина који су који се налази унутар ћелије и који негује све структуре у њој), формирајући мрежу све мањих путева који иду од микротубула (највећи) према средњим нитима и завршава се најужим од свих, такозваним микрофиламентима, који могу бити миозин или актин.

Библиографске референце:

• Десаи, А., Митцхисон, Т.Ј. (1997). Динамика полимеризације микротубула. Годишњи преглед ћелијске и развојне биологије.
• Митцхисон, Т., Кирсцхнер, М. (1984). Динамичка нестабилност раста микротубула. Природа.
• Ногалес, Е., Вхиттакер, М., Миллиган, Р.А., Довнинг, К.Х. (1999). Модел микротубуле високе резолуције. Ћелија. СциенцеДирецт.