CYTOSKELETT: EGENSKAPER, FUNKTIONER OCH STRUKTUR - BIOLOGI - 2025

Den cytoskelettet är en cellstruktur som består av filament. Den är spridd över hela cytoplasma och dess funktion är främst stödjande för att bibehålla cellarkitektur och form. Strukturellt sett består det av tre typer av fibrer, klassificerade efter deras storlek.

Dessa är aktinfibrer, mellanfilament och mikrotubuli. Var och en ger en specifik egenskap till nätverket. Cellinredningen är en miljö där förflyttning och transitering av material sker. Cytoskeletten förmedlar dessa intracellulära rörelser.

Exempelvis är organeller - såsom mitokondrier eller Golgi-apparaten - statiska i cellmiljön; dessa rör sig med cytoskeletten som en väg.

Även om cytoskeletten tydligt dominerar i eukaryota organismer har en analog struktur rapporterats i prokaryoter.

Generella egenskaper

Cytoskeletten är en extremt dynamisk struktur som representerar ett "molekylärt ställning". De tre filamenttyperna som utgör det är upprepande enheter som kan bilda mycket olika strukturer, beroende på hur dessa grundläggande enheter kombineras.

Om vi ​​vill skapa en analogi med det mänskliga skelettet, är cytoskelettet ekvivalent med bensystemet och dessutom muskelsystemet.

De är emellertid inte identiska med ben eftersom komponenterna kan monteras och sönderdelas, vilket möjliggör formförändringar och ger cellplasticiteten. Komponenterna i cytoskelettet är inte lösliga i tvättmedel.

Funktioner

Form

Som namnet antyder är den "intuitiva" funktionen i cytoskeletten att ge stabilitet och form till cellen. När filamenten kombineras i detta intrikata nätverk ger det cellen egenskapen att motstå deformation.

Utan denna struktur skulle cellen inte kunna bibehålla en specifik form. Det är emellertid en dynamisk struktur (i motsats till det mänskliga skelettet) som ger cellerna egenskapen att ändra form.

Cellrörelse och korsningar

Många av de cellulära komponenterna är fästa vid detta nätverk av fibrer spridda i cytoplasman, vilket bidrar till deras rumsliga arrangemang.

En cell ser inte ut som en soppa med olika element flytande adrift; inte heller är det en statisk enhet. Det är snarare en organiserad matris med organeller belägna i specifika områden, och denna process sker tack vare cytoskeletten.

Cytoskeletten är involverad i rörelse. Detta händer tack vare motoriska proteiner. Dessa två element kombineras och tillåter rörelse i cellen.

Det deltar också i processen med fagocytos (en process där en cell fångar en partikel från den yttre miljön, som kanske eller inte är mat).

Cytoskeletten gör det möjligt för cellen att ansluta till sin yttre miljö, fysiskt och biokemiskt. Denna kopplingsroll är det som tillåter bildning av vävnader och cellkorsningar.

Struktur och komponenter

Cytoskeletten består av tre olika filamenttyper: aktin, mellanfilament och mikrotubuli.

En ny kandidat föreslås för närvarande som en fjärde sträng av cytoskele: septin. Var och en av dessa delar beskrivs i detalj nedan:

Aktintrådar

Actinfilament har en diameter på 7 nm. De är också kända som mikrofilamenter. Monomererna som utgör filamenten är ballongformade partiklar.

Även om de är linjära strukturer är de inte formade som en "stång": de roterar på sin axel och liknar en spiral. De är kopplade till en serie specifika proteiner som reglerar deras beteende (organisation, plats, längd). Det finns mer än 150 proteiner som kan interagera med aktin.

Extrema kan differentieras; det ena kallas plus (+) och det andra minus (-). I dessa ändar kan glödtråden växa eller förkortas. Polymerisationen går märkbart snabbare på plussidan; För att polymerisation ska ske krävs ATP.

Aktin kan också vara som en monomer och fritt i cytosolen. Dessa monomerer är bundna till proteiner som förhindrar deras polymerisation.

Funktioner av aktinfilament

Actinfilament har en roll relaterad till cellrörelse. De tillåter olika celltyper, både encelliga och multicellulära organismer (ett exempel är cellerna i immunsystemet) att röra sig i sina miljöer.

Actin är välkänt för sin roll i muskelkontraktion. Tillsammans med myosin grupperar de sig i sarkomerer. Båda strukturerna möjliggör en sådan ATP-beroende rörelse.

Mellanfilament

Den ungefärliga diametern för dessa filament är 10 um; därav namnet "mellanliggande". Dess diameter är mellanliggande med avseende på cytoskelettens andra två komponenter.

Varje glödtråd är strukturerad enligt följande: ett ballongformat huvud vid N-terminalen och en liknande formad svans vid kolterminalen. Dessa ändar är förbundna med varandra genom en linjär struktur som består av alfa-helixer.

Dessa "strängar" har kulahuvuden som har egenskapen att avvecklas med andra mellanliggande trådar, vilket skapar tjockare sammanflätade element.

Mellanfilament är belägna i hela cellcytoplasma. De sträcker sig till membranet och är ofta fästa vid det. Dessa trådar finns också i kärnan och bildar en struktur som kallas "kärnlamina."

Denna grupp klassificeras i sin tur till undergrupper av mellanliggande filament:

- Keratinfilament.

- Vimentin-filament.

- Neurofilament.

- Kärnämnen.

Mellanfilamenters roll

De är extremt starka och resistenta element. Faktum är att om vi jämför dem med de andra två filamenten (aktin och mikrotubuli), blir de mellanliggande filamenten stabilitet.

Tack vare den här egenskapen är dess huvudfunktion mekanisk och motstår celländringar. De finns rikligt i celltyper som upplever konstant mekanisk stress; till exempel i nerv-, epitel- och muskelceller.

Till skillnad från de andra två komponenterna i cytoskeletten kan de mellanliggande filamenten inte monteras och komma isär vid sina polära ändar.

Det är styva strukturer (för att kunna uppfylla sin funktion: cellstöd och mekaniskt svar på spänning) och montering av filamenten är en process som är beroende av fosforylering.

De mellanliggande filamenten bildar strukturer som kallas desmosomer. Tillsammans med en serie proteiner (kadheriner) skapas dessa komplex som bildar korsningarna mellan celler.

mikrotubuli

Mikrotubulor är ihåliga element. De är de största filamenten som utgör cytoskeletten. Mikrotubulernas diameter i dess inre del är cirka 25 nm. Längden är ganska variabel inom intervallet 200 nm till 25 um.

Dessa filament är oumbärliga i alla eukaryota celler. De kommer ut (eller är födda) från små strukturer som kallas centrosomer, och därifrån sträcker de sig till cellens kanter, i motsats till de mellanliggande filamenten, som sträcker sig i cellmiljön.

Mikrotubulor består av proteiner som kallas tubuliner. Tubulin är en dimer som består av två underenheter: a-tubulin och ß-tubulin. Dessa två monomerer förenas av icke-kovalenta bindningar.

En av dess mest relevanta egenskaper är förmågan att växa och förkorta, eftersom det är ganska dynamiska strukturer, som i actinfilament.

De två ändarna av mikrotubulerna kan differentieras från varandra. Av denna anledning sägs det att i dessa filament finns det en "polaritet". Vid var och en av ytterligheterna - kallad plus p positiv och minus eller negativ - sker processen för självmontering.

Denna process för montering och nedbrytning av glödtråden ger upphov till ett fenomen av "dynamisk instabilitet".

Mikrotubulär funktion

Mikrotubulor kan bilda mycket olika strukturer. De deltar i processerna för celldelning och bildar den mitotiska spindeln. Denna process hjälper varje dottercell att ha lika många kromosomer.

De bildar också piskliknande bilagor som används för cellrörlighet, såsom cilia och flagella.

Mikrotubuli fungerar som vägar eller "motorvägar" där olika proteiner som har transportfunktioner rör sig. Dessa proteiner klassificeras i två familjer: kinesiner och dyneiner. De kan resa långa avstånd inom cellen. Transport över korta avstånd utförs vanligtvis på aktin.

Dessa proteiner är "fotgängare" på mikrotubulära vägar. Dess rörelse liknar en promenad på mikrotubulan.

Transport innebär förflyttning av olika typer av element eller produkter, till exempel vesiklar. I nervceller är denna process välkänd eftersom neurotransmittorer frigörs i vesiklar.

Mikrotubulor deltar också i organellmobilisering. I synnerhet beror Golgi-apparaten och det endosplasmiska retikulumet på dessa filament för att ta rätt position. I frånvaro av mikrotubuli (i experimentellt muterade celler) ändrar dessa organeller markant sin position.

Andra implikationer av cytoskelettet

I bakterier

I de föregående avsnitten beskrives cytoskeletten för eukaryoter. Prokaryoter har också en liknande struktur och har komponenter som är analoga med de tre fibrerna som utgör det traditionella cytoskelettet. Till dessa filament läggs en av sina egna som tillhör bakterier: MinD-ParA-gruppen.

Cytoskelettens funktioner i bakterier är ganska lika de funktioner som de utför i eukaryoter: stöd, celldelning, bibehållande av cellform, bland andra.

Vid cancer

Kliniskt har komponenter i cytoskelettet associerats med cancer. Eftersom de ingriper i processerna för uppdelning betraktas de som "mål" för att förstå och attackera okontrollerad cellutveckling.

referenser

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … & Walter, P. (2013). Väsentlig cellbiologi. Garland Science.
2. Fletcher, DA, & Mullins, RD (2010). Cellmekanik och cytoskeletten. Nature, 463 (7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Cytoskeletten och cancer. Recensioner av cancer och metastaser, 28 (1-2), 5–14.
4. Moseley, JB (2013). En utvidgad bild av det eukaryota cytoskelettet. Molekylärbiologi i cellen, 24 (11), 1615–1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemi. Grunder för medicin och biovetenskap. Jag vänt.
6. Shih, YL, & Rothfield, L. (2006). Bakteriecytoskelettet. Mikrobiologi och molekylärbiologi, 70 (3), 729–754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Mänsklig fysiologi, en integrerad strategi. Pan-American Medical. 4: e upplagan. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Avbildning av cytoskelettkomponenter med elektronmikroskopi. I Cytoskeleton Methods and Protocols (s. 187–06). Humana Press.