Mikrotubuli: vad är de, sammansättning och vad är de för?

Celler består av en mängd strukturer som, precis som i en klocka, får dem att utföra sina funktioner med absolut precision.

En av dem som vi kan hitta inom detta komplexa organiska maskineri är mikrotubuli. Vi kommer att gräva i egenskaperna hos dessa element och vilka funktioner de fyller i vår kropp.

• Relaterad artikel: "De viktigaste delarna av cellen och organellerna: en översikt"

Vad är mikrotubuli? Kännetecken för dessa strukturer

Mikrotubuli är mikroskopiska rör som finns i var och en av våra cellersom börjar i MTOC eller mikrotubuli-organiseringscentret och sträcker sig genom cellens cytoplasma. Var och en av dessa små rör har en tjocklek på 25 nanometer, med diametern på dess inre endast 12 nanometer. När det gäller längden kan de nå några mikron, ett avstånd som kan verka litet men som på mobilnivå och i proportion till deras bredd gör dem långa.

På strukturell nivå, mikrotubuli består av proteinpolymerer och består av 13 protofilament, som i sin tur består av tubulinmonomerer a och b placerade växelvis, det vill säga skapa en kedja av dimerer a-b. De 13 profilamenten är anordnade mot varandra tills de bildar den cylindriska strukturen och lämnar den ihåliga delen. Dessutom har alla 13 samma struktur, alla har en - ände, som börjar med tubulin a, den andra är + änden, av tubulin b.

I mikrotubuli av bakterieceller finns det vissa skillnader med avseende på resten av eukaryota celler. I det här fallet skulle tubulinerna vara specifika för bakterier och bilda 5 protofilament istället för de vanliga 13 som vi såg tidigare. I vilket fall som helst fungerar dessa mikrotubuli på samma sätt som de andra.

Dynamisk instabilitet

En av de egenskaper som kännetecknar mikrotubuli är den så kallade dynamiska instabiliteten. Det är en konstant process i denna struktur genom vilken de kontinuerligt polymeriserar eller depolymeriseras. Detta innebär att de hela tiden införlivar tubulin-dimerer för att öka längden eller tvärtom eliminerar de dem för att förkortas.

Faktiskt, de kan fortsätta att förkortas tills de är helt ångrade för att starta cykeln igen och gå tillbaka för att polymerisera. Denna polymerisationsprocess, det vill säga tillväxt, inträffar oftare vid + -änden, det vill säga vid tubulin-b-änden.

Men hur sker denna process på mobilnivå? Tubulin-dimerer finns i cellen i fritt tillstånd. De är alla bundna till två molekyler guanosintrifosfat, eller GTP (ett nukleotidtrifosfat). När det är dags för dessa dimerer att fästa vid en av mikrotubuli, sker ett känt fenomen. som hydrolys, varigenom en av GTP-molekylerna omvandlas till guanosindifosfat eller BNP (en nukleotid difosfat).

Tänk på att processens hastighet är avgörande för att förstå vad som kan hända nästa. Om dimerer binder till mikrotubuli snabbare än hydrolys i sig sker, är detta detta betyder att det alltid kommer att finnas den så kallade keps eller keps på GTP: er på de mest extrema dimrarna. Tvärtom, i händelse av att hydrolysen är snabbare än själva polymerisationen (eftersom detta har gjort processen långsammare), kommer vi att få i yttersta extrem en GTP-BNP-dimer.

Eftersom en av trifosfatnukleotiderna har förändrats till en difosfatnukleotid genereras en instabilitet vid vidhäftningen mellan själva protofilamenten, vilket orsakar en kedjeeffekt som slutar med en depolymerisering av hela uppsättningen. När GTP-BNP-dimererna som orsakade denna obalans har försvunnit återgår mikrotubuli till det normala och återupptar polymerisationsprocessen.

De lossade tubulin-BNP-dimererna blir snabbt tubulin-GTP-dimerer, så de är återigen tillgängliga för att binda till mikrotubuli igen. På detta sätt finns det den dynamiska instabiliteten som vi pratade om i början, vilket fick mikrotubuli att växa och minska utan att stoppa, i en perfekt balanserad cykel.

• Du kanske är intresserad av: "Cytoskelett i neuronen: delar och funktioner"

Funktioner

Mikrotubuli har en grundläggande roll för olika uppgifter inom cellen, av mycket varierad natur. Vi kommer att studera några av dem djupgående nedan.

1. Cilia och flagella

Mikrotubuli utgör en stor del av andra viktiga delar av cellen som cilia och flagella, som i grunden är mikrotubuli men med ett plasmamembran som omger dem. Dessa cilier och flageller är strukturen som cellen använder för att kunna röra sig och också som känsligt element för att fånga olika information om den grundläggande miljön för vissa processer mobiltelefoner.

Cilia skiljer sig från flageller genom att de är kortare men också mycket rikligare. I sin rörelse driver cilierna vätskan som omger cellen i en riktning parallell med den, medan flagellerna gör samma vinkelrätt mot cellmembranet.

Både cilia och flagella är komplexa element som kan rymma 250 typer av proteiner. I varje cilium och varje flagellum hittar vi axonemet, en central uppsättning mikrotubuli täckt av plasmamembranet som vi angav tidigare. Dessa axonemer består av ett par mikrotubuli i mitten och omgivna av 9 andra par på utsidan.

Axonem sträcker sig från baskroppen, en annan cellulär struktur, i detta fall bildad av 9 uppsättningar, i detta fall trippel av mikrotubuli, anordnade cirkulärt för att lämna ihåliga det centrala hålrummet mellan alla de.

Återgå till axoneme, det bör noteras att paren av mikrotubuli som komponerar det vidhäftas på varandra tack vare effekten av nexinproteinet och genom proteinradier. I sin tur hittar vi i dessa yttre par också dynein, ett annat protein, vars användbarhet i detta fall är att generera rörelserna för cylindrarna och flagellerna, eftersom det är av motortyp. Internt händer detta tack vare en glidning mellan varje par mikrotubuli, vilket slutar med att generera en rörelse på strukturell nivå.

2. Transport

En annan nyckelfunktion hos mikrotubuli är att transportera organeller i cellcytoplasman.och kan vara blåsor eller av annan typ. Denna mekanism är möjlig eftersom mikrotubuli skulle fungera som ett slags banor genom vilka organellerna rör sig från en punkt till en annan i cellen.

I det specifika fallet med nervceller skulle detta fenomen också uppstå för den så kallade axoplasmatiska transporten. Med tanke på att axoner inte bara kan mäta centimeter utan också meter i vissa arter, gör det oss möjligt att få en idé av tillväxtkapaciteten hos mikrotubuli själva för att kunna stödja denna transportfunktion, så viktig i rytmerna mobiltelefoner.

När det gäller denna funktion, mikrotubuli de skulle bara vara en väg för organellerna, men en interaktion mellan de två elementen skulle inte skapas. Tvärtom skulle rörelsen uppnås genom motorproteiner, såsom dynein, som vi redan har sett, och även kinesin. Skillnaden mellan båda typerna av protein är den riktning de tar i mikrotubuli, eftersom dyneinerna används för rörelse som går mot minusänden, medan kinesin används för att gå mot det yttersta Mer.

3. Akromatisk spindel

Mikrotubuli utgör också en annan av cellens grundläggande strukturer, i detta fall den akromatiska, mitotiska eller meiotiska spindeln. Den består olika mikrotubuli som förbinder kromosomernas centrioler och centromerer medan celldelningsprocessen skerantingen genom mitos eller meios.

• Du kanske är intresserad av: "Skillnader mellan mitos och meios"

4. Cellform

Vi vet redan att det finns många typer av celler, alla med sina egna egenskaper och arrangemang. Mikrotubuli skulle exempelvis hjälpa till att ge cellen den bestämda formen på var och en av dessa typer i fallet ovan av en långsträckt cell, såsom en neuron med sin långa axon och dendriter.

På samma gång De är också viktiga så att vissa delar av cellen är på den plats där de måste vara för att kunna utföra sina funktioner ordentligt. Detta är till exempel fallet med organeller som är så grundläggande som det endoplasmiska nätverket eller Golgi-apparaten.

5. Filamentorganisation

En annan av de viktigaste funktionerna hos mikrotubuli är att vara ansvarig för distributionen av filamenten genom hela cytoskelettet (nätverket av proteiner som är finns inuti cellen och som ger näring åt alla strukturer inuti den) och bildar ett nätverk av allt mindre vägar som går från mikrotubuli (den största) mot de mellanliggande filamenten och slutar med det smalaste av alla, de så kallade mikrofilamenten, som kan vara myosin eller aktin.

Bibliografiska referenser:

• Desai, A., Mitchison, T.J. (1997). Mikrotubuli-polymerisationsdynamik. Årlig granskning av cell- och utvecklingsbiologi.
• Mitchison, T., Kirschner, M. (1984). Dynamisk instabilitet av mikrotubuli-tillväxt. Natur.
• Nogales, E., Whittaker, M., Milligan, R.A., Downing, K.H. (1999). Högupplöst modell av mikrotubuli. Cell. ScienceDirect.