Мікротрубочки: що це, склад і для чого вони потрібні?

Клітини складаються з безлічі структур, які, як у годиннику, змушують їх виконувати свої функції з абсолютною точністю.

Одними з тих, які ми можемо знайти в рамках цієї складної органічної техніки, є мікротрубочки. Ми розберемося з характеристиками цих елементів та якими функціями вони виконують у нашому організмі.

• Пов’язана стаття: "Найважливіші частини клітини та органели: огляд"

Що таке мікротрубочки? Характеристика цих структур

Мікротрубочки є мікроскопічні пробірки, знайдені в кожній з наших клітин, що починається в організуючому центрі MTOC або мікротрубочок і поширюється по всій цитоплазмі клітини. Кожна з цих маленьких трубок має товщину 25 нанометрів, а діаметр її внутрішньої частини становить лише 12 нанометрів. Що стосується довжини, вони можуть досягати декількох мкм - відстань, яка може здатися невеликою, але на клітинному рівні і пропорційно їх ширині робить їх довгими.

На структурному рівні мікротрубочки складаються з білкових полімерів і складаються з 13 протофіламентів, які в свою чергу складаються з мономерів тубуліну a і b, розташованих по черзі, тобто створюючи ланцюг димерів a-b. 13 протофіламентів розташовані один проти одного, поки вони не утворюють циліндричну структуру, залишаючи частину порожнистого центру. Крім того, усі 13 мають однакову структуру, всі мають a-кінець, який починається з тубуліну a, інший є + кінцем тубуліну b.

У мікротрубочках клітин бактерій є деякі відмінності щодо решти клітин еукаріотів. У цьому випадку тубуліни були б специфічними для бактерій і утворювали б 5 протофіламентів замість звичних 13, які ми бачили раніше. У будь-якому випадку ці мікротрубочки працюють подібно до інших.

Динамічна нестабільність

Однією з якостей, що характеризує мікротрубочки, є так звана динамічна нестабільність. У цій структурі відбувається постійний процес, за допомогою якого вони безперервно полімеризуються або деполімеризуються. Це означає, що весь час вони включають димери тубуліну для збільшення довжини або навпаки, виключають їх укорочення.

Насправді, їх можна продовжувати скорочувати, доки їх повністю не скасують, щоб знову розпочати цикл, повернувшись до полімеризації. Цей процес полімеризації, тобто зростання, відбувається частіше на + кінці, тобто на кінці тубуліну b.

Але як цей процес відбувається на клітинному рівні? Димери тубуліну знаходяться в клітині у вільному стані. Всі вони приєднані до двох молекул гуанозинтрифосфату або GTP (нуклеотидного трифосфату). Коли приходить час цих димерів прилипати до однієї з мікротрубочок, має місце відоме явище. як гідроліз, за ​​допомогою якого одна з молекул GTP перетворюється на гуанозиндифосфат або ВВП (нуклеотид дифосфат).

Майте на увазі, що швидкість процесу необхідна для розуміння того, що може статися далі. Якщо димери зв’язуються з мікротрубочками швидше, ніж відбувається сам гідроліз, це так це означає, що так званий ковпачок або ковпачок ГТП завжди буде в самому крайньому дімері. Навпаки, у випадку, якщо гідроліз відбувається швидше, ніж сама полімеризація (оскільки це робить процес повільнішим), в крайньому випадку ми отримаємо димер ГТП-ВВП.

Оскільки один з трифосфатних нуклеотидів перейшов до дифосфатного нуклеотиду, у адгезії між самими протофіламентами виникає нестабільність, що викликає ланцюговий ефект, що закінчується деполімеризацією всього набору. Як тільки димери ГТП-ВВП, що спричиняли цей дисбаланс, зникають, мікротрубочки відновлюють нормальність і відновлюють процес полімеризації.

Димери тубуліну-ВВП, які стали вільними, швидко стають димерами тубуліну-GTP, тому вони знову доступні для зв’язування з мікротрубочками. Таким чином, виникає динамічна нестабільність, про яку ми говорили на самому початку, змушуючи мікротрубочки рости і зменшуватися без зупинки за цілком збалансованим циклом.

• Вас можуть зацікавити: "Цитоскелет нейрона: частини та функції"

Особливості

Мікротрубочки відіграють фундаментальну роль для різноманітних завдань у клітині, дуже різноманітного характеру. Деякі з них ми детально вивчимо нижче.

1. Війки та джгутики

Мікротрубочки складають значну частину інших важливих елементів клітини, таких як війки та джгутики, які в основному являють собою мікротрубочки, але з оточуючою їх плазматичною мембраною. Ці вії та джгутики є структурою, яку клітина використовує, щоб мати можливість рухатися, а також як чутливий елемент для захоплення різноманітної інформації про основне середовище для певних процесів мобільні телефони.

Війки відрізняються від джгутиків тим, що вони коротші, але також набагато рясніші. У своєму русі інфузорії рухають рідину, яка оточує клітину, у паралельному їй напрямку, тоді як джгутики роблять те ж саме перпендикулярно клітинній мембрані.

І вії, і джгутики - це складні елементи, в яких може міститися 250 видів білка. У кожній ресничці та кожному джгутику ми знаходимо аксонему, центральний набір мікротрубочок, покритих плазматичною мембраною, який ми вказали раніше. Ці аксонеми складаються з пари мікротрубочок, розташованих у центрі та оточених 9 іншими парами зовні.

Аксонема простягається від базального тіла, іншої клітинної структури, в даному випадку утвореної 9 наборами, в цьому випадку потрійні мікротрубочки, розташовані по колу, щоб залишати порожнисту центральну порожнину між усіма Вони.

Повертаючись до аксонеми, слід зазначити, що пари мікротрубочок, що складають його, прилипають одна до одної завдяки дії білка нексину та радіусів білка. У свою чергу, у цих зовнішніх парах ми також знаходимо динеїн, інший білок, корисність якого в цьому випадку полягає у генеруванні руху циліндрів та джгутиків, оскільки він має моторний тип. Внутрішньо це відбувається завдяки ковзанню між кожною парою мікротрубочок, яке в кінцевому підсумку створює рух на структурному рівні.

2. Транспорт

Ще однією ключовою функцією мікротрубочок є транспортування органел всередині клітинної цитоплазми., будучи міхурами або іншого типу. Цей механізм можливий, оскільки мікротрубочки діяли б як своєрідні доріжки, за якими органели рухаються з однієї точки в іншу в клітині.

У конкретному випадку нейронів це явище мало б місце і для так званого аксоплазматичного транспорту. Беручи до уваги, що аксони можуть вимірювати не лише сантиметри, але метри у певних видів, це дозволяє нам скласти уявлення здатності самих мікротрубочок до зростання мати можливість підтримувати цю транспортну функцію, настільки важливу в ритмах мобільні телефони.

Щодо цієї функції, мікротрубочки вони були б простим шляхом для органел, але взаємодія між двома елементами не створювалася б. Навпаки, рух досягався б за допомогою рухових білків, таких як динеїн, який ми вже бачили, а також кінезину. Різниця між обома типами білка полягає у напрямку, який вони рухають у мікротрубочках, оскільки використовуються динеїни для руху, що йде до мінусового кінця, тоді як кінезин використовується для руху до крайності більше.

3. Ахроматичне веретено

Мікротрубочки також складають ще одну з фундаментальних структур клітини, в даному випадку ахроматичне, мітотичне або мейотичне веретено. Це вигадано різні мікротрубочки, що з’єднують центріолі та центромери хромосом, поки відбувається процес поділу клітин, або мітозом, або мейозом.

• Вас можуть зацікавити: "Різниця між мітозом та мейозом"

4. Форма клітини

Ми вже знаємо, що існує безліч типів клітин, кожна з яких має свої особливості та розташування. Наприклад, мікротрубочки допоможуть забезпечити клітині певну форму кожного з цих типів у видному вище випадку подовженої клітини, наприклад нейрона з довгим аксоном і дендрити.

В той самий час Вони також є ключовими для того, щоб певні елементи клітини знаходились там, де вони повинні знаходитись, щоб належним чином виконувати свої функції. Це стосується, наприклад, органел, таких основних, як ендоплазматична сітка або апарат Гольджі.

5. Організація ниток

Ще однією з основних функцій мікротрубочок є відповідальність за розподіл ниток по всьому цитоскелету (мережі білків, які є знаходяться всередині клітини і живлять всі структури всередині неї), утворюючи мережу дедалі менших шляхів, що йдуть від мікротрубочок (найбільший) у напрямку до проміжних ниток і закінчується найвужчим з усіх, так званими мікрофіламентами, якими може бути міозин або актин.

Бібліографічні посилання:

• Десай, А., Мітчісон, Т.Дж. (1997). Динаміка полімеризації мікротрубочок. Щорічний огляд клітини та біології розвитку.
• Мітчісон, Т., Кіршнер, М. (1984). Динамічна нестабільність росту мікротрубочок. Природа.
• Ногалес, Е., Віттакер, М., Мілліган, Р.А., Даунінг, К. (1999). Модель мікротрубочки з високою роздільною здатністю. Клітинка. ScienceDirect.