Citoschelet: definiție, structură și funcție (cu diagrama)

Conţinut

• De ce celulele au nevoie de citoschelet?
• Beneficiile citoscheletului pentru celule
• Ce componente alcătuiesc citoscheletul
• Mărimea contează
• Rolul Microtubulilor în citoschelet
• Microtubuli și mișcare în interiorul celulei
• Microtubuli și mișcare celulară
• Rolul filamentelor intermediare în citoschelet
• Filamente intermediare și ancorare a organelor
• Rolul microfilamentelor în citoschelet
• Proiecții de microfilamente

Probabil știți deja rolul pe care îl joacă propriul dvs. schelet în viața voastră; îți oferă structura corpului și te ajută să te miști.

Fără aceasta, ai fi mai mult ca un om uman decât ca o persoană în mișcare, funcționantă. Așa cum sugerează și numele său, citoscheletul servește unui scop foarte similar în procariote și Celulele eucariote.

V-ați întrebat vreodată ce face ca celulele să pară rotunde și să le împiedice să se prăbușească în globuri subțiri? Sau cât de multe organele din interiorul celulei se organizează și se mișcă în interiorul celulei sau cum se deplasează celula în sine? Celulele se bazează pe un citoschelet pentru toate aceste funcții.

Unitatea structurală importantă a citoscheletului este într-adevăr o rețea de fibre proteice din citoplasmă care conferă celulei forma sa și îi permite să îndeplinească funcții importante, cum ar fi mișcarea celulelor.

Citiți mai multe despre celelalte organule și funcții.

De ce celulele au nevoie de citoschelet?

În timp ce unii oameni ar putea imagina celulele ca fiind nestructurate, microscoape puternice utilizate în biologia celulară dezvăluie că celulele sunt foarte organizate.

O componentă principală este vitală pentru menținerea acestei forme și nivel de organizare: citoscheletului a celulei. Filamentele proteice care alcătuiesc citoscheletul formează o rețea de fibre prin celulă.

Această rețea oferă suport structural membranei plasmatice, ajută la stabilizarea organulelor în pozițiile lor corespunzătoare și permite celulei să-și amestece conținutul în jurul necesarului. Pentru unele tipuri de celule, citoscheletul face posibilă mișcarea și deplasarea celulelor folosind structuri specializate.

Acestea se formează din filamentele proteice atunci când este nevoie pentru locomoția celulară.

Serviciul pe care îl oferă citoscheletul pentru modelarea celulei are mult sens. La fel ca scheletul uman, rețeaua de proteine ​​citoschelet creează suport structural care este crucial pentru menținerea integrității celulei și pentru prevenirea prăbușirii în vecinii săi.

Pentru celulele cu membrane foarte fluide, rețeaua de proteine ​​care alcătuiesc citoscheletul sunt deosebit de importante pentru păstrarea conținutului celulei în interiorul celulei.

Aceasta se numește integritatea membranei.

Beneficiile citoscheletului pentru celule

Unele celule extrem de specializate se bazează, de asemenea, pe citoschelet pentru sprijin structural.

Pentru aceste celule, menținerea formei unice a celulei face posibilă funcționarea corectă a celulei. Acestea includ neuronisau celulele creierului, care au corpuri celulare rotunde, brațe ramificate numite dendrite și cozi întinse.

Această formă de celulă caracteristică face posibilă neuronilor să capteze semnale folosind brațele lor de dendrită și să treacă acele semnale prin cozile axonice și în dendritele în așteptare ale unei celule din creierul vecin. Acesta este modul în care celulele creierului comunică între ele.

De asemenea, are sens ca celulele să beneficieze de organizația pe care le oferă rețeaua de fibre proteice cito-scheletice. Există peste 200 de tipuri de celule în corpul uman și un număr total de aproximativ 30 de trilioane de celule în fiecare om de pe planetă.

Organulele din toate aceste celule trebuie să efectueze o mare varietate de procesele celulare, cum ar fi construirea și descompunerea biomoleculelor, eliberând energie pentru ca organismul să utilizeze și să efectueze o serie de reacții chimice care fac viața posibilă.

Pentru ca aceste funcții să funcționeze bine la un nivel întreg de organism, fiecare celulă are nevoie de o structură și un mod similar de a face lucrurile.

Ce componente alcătuiesc citoscheletul

Pentru a îndeplini acele roluri importante, citoscheletul se bazează pe trei tipuri distincte de filamente:

Aceste fibre sunt toate atât de infinit de mici încât sunt complet invizibile pentru ochiul liber. Oamenii de știință le-au descoperit doar după inventarea microscop electronic a adus în vedere interiorul celulei.

Pentru a vizualiza cât de mici sunt aceste fibre proteice, este util să înțelegem conceptul nanometri, care uneori este scris ca nm. Nanometrele sunt unități de măsură la fel ca un inci este o unitate de măsură.

Poate ai ghicit din cuvântul rădăcină metru că unitatea nanometrului aparține sistemului metric, la fel cum o face un centimetru.

Mărimea contează

Oamenii de știință folosesc nanometre pentru a măsura lucruri extrem de mici, precum atomii și undele de lumină.

Acest lucru se datorează faptului că un nanometru este egal cu o miliardime de metru. Aceasta înseamnă că, dacă ați lua un băț de măsurare, care este de aproximativ 3 metri atunci când ați fost convertit în sistemul american de măsurare și l-ați împărți în un miliard de bucăți egale, o singură bucată ar egala un nanometru.

Acum imaginați-vă că puteți tăia filamentele proteice formând citoscheletul celulei și măsurați diametru peste fața tăiată.

Fiecare fibră ar măsura între 3 și 25 nanometri în diametru, în funcție de tipul de filament. Pentru contra, un păr uman are 75.000 nanometri în diametru. După cum puteți vedea, filamentele care alcătuiesc citoscheletul sunt incredibil de mici.

microtubuli sunt cele mai mari dintre cele trei fibre ale citoscheletului, cu un diametru de 20 până la 25 de nanometri. Filamente intermediare sunt fibrele de dimensiuni medii citoscheletelor și măsoară aproximativ 10 nanometri în diametru.

Cele mai mici filamente proteice găsite în citoschelet sunt microfilaments. Aceste fibre sub formă de fir măsoară doar 3 până la 6 nanometri în diametru.

În termeni reali, adică de 25.000 de ori mai mic decât diametrul unui păr mediu uman.

••• Sciencing

Rolul Microtubulilor în citoschelet

Microtubulii își obțin numele atât din forma generală, cât și din tipul de proteine ​​pe care le conțin. Sunt asemănătoare tubului și sunt formate din unități repetate de alfa și beta-tubulină proteină polimeri făcând legătura între ele.

Citiți mai multe despre funcția principală a microtubulilor din celule.

Dacă ar fi să vezi filamentele de microtubuli la un microscop electronic, ar părea ca niște lanțuri de proteine ​​mici răsucite între ele într-o rețea în spirală strânsă.

Fiecare unitate proteică se leagă cu toate unitățile din jurul ei, producând o structură foarte puternică, foarte rigidă. De fapt, microtubulii sunt componenta structurală cea mai rigidă pe care o puteți găsi în celulele animale, care nu au pereți celulari așa cum o fac celulele vegetale.

Dar microtubulele nu sunt doar rigide. De asemenea, rezistă la compresiune și forțe de răsucire. Această calitate crește capacitatea microtubulului de a menține forma și integritatea celulelor, chiar și sub presiune.

Microtubulele dau și ele celulei polaritate, ceea ce înseamnă că celula are două laturi unice sau poli. Această polaritate face parte din ceea ce face posibilă organizarea de componente a celulelor sale, cum ar fi organelele și alte porțiuni ale citoscheletului, deoarece oferă celulei un mod de a orienta acele componente în raport cu poli.

Microtubuli și mișcare în interiorul celulei

Microtubulii susțin, de asemenea, mișcarea conținutului celulelor în interiorul celulei.

Filamentele de microtubuli formează piste, care acționează ca șine de cale ferată sau autostrăzi în celulă. Transportoare de vezicule urmați aceste piste pentru a muta încărcarea celulelor în citoplasmă. Aceste piste sunt cruciale pentru îndepărtarea conținutului celulelor nedorite, cum ar fi proteinele pliate greșit, organele vechi sau rupte și invadatorii patogeni, cum ar fi bacteriile și virusurile.

Transportatorii de vezicule urmează pur și simplu pista de microtubuli corectă pentru a muta această marfă în centrul de reciclare al celulei, lizozomi. Acolo, lizozomul salvează și reutilizează unele părți și degradează alte părți.

Sistemul de urmărire ajută, de asemenea, celula să mute biomoleculele recent construite, precum proteinele și lipidele, din organele de fabricație și în locurile în care celula are nevoie de molecule.

De exemplu, transportorii veziculelor folosesc piste de microtubuli pentru a muta proteinele membranei celulare de la organele la membrana celulară.

Microtubuli și mișcare celulară

Doar unele celule pot utiliza locomoție celulară să călătorească, iar cele care se bazează în general pe structuri motile specializate realizate din fibre de microtubule.

Celula spermatozoizilor este probabil cea mai simplă modalitate de a vizualiza aceste celule care călătoresc.

După cum știți, celulele spermatozoide arată cam ca niște mormoli cu cozi lungi sau flageli, pe care le biciuiesc pentru a înota până la destinație și a fertiliza o celulă de ou. Coada de spermatozoizi este realizată din tubulină și este un exemplu de filament de microtubuli utilizat pentru locomoția celulară.

O altă structură motilă binecunoscută joacă, de asemenea, un rol în reproducere este cili. Aceste structuri motile hairlike aliniază trompele uterine și folosesc o mișcare ondulantă pentru a deplasa ovulul prin tubul uterin și în uter. Aceste cili sunt fibre de microtubuli.

Rolul filamentelor intermediare în citoschelet

Filamentele intermediare sunt al doilea tip de fibră care se găsește în citoschelet. Puteți imagina acestea drept adevăratul schelet al celulei, deoarece singurul lor rol este sprijinul structural. Aceste fibre proteice conțin cheratină, care este o proteină comună pe care o puteți recunoaște din produsele de îngrijire a corpului.

Această proteină alcătuiește părul și unghiile umane, precum și stratul superior al pielii. De asemenea, este proteina care formează coarne, gheare și copite ale altor animale. Keratina este foarte puternică și utilă pentru protecția împotriva pagubelor.

Rolul major al filamentelor intermediare este formarea matricei proteinelor structurale sub membrana celulara. Aceasta este ca o plasă de susținere care oferă structură și formă celulei. De asemenea, conferă o anumită elasticitate celulei, ceea ce îi permite să răspundă flexibil sub stres.

Filamente intermediare și ancorare a organelor

Una dintre lucrările importante efectuate de filamentele intermediare este de a ajuta ținerea organulelor în locurile potrivite din interiorul celulei. De exemplu, filamentele intermediare ancorează nucleul la locul său corespunzător în interiorul celulei.

Această ancorare este crucială pentru procesele celulare, deoarece diferitele organele din interiorul unei celule trebuie să lucreze împreună pentru a îndeplini acele funcții celulare. În cazul nucleu, legarea acestei organe importante de matricea cito-scheletului înseamnă că organelele care se bazează pe instrucțiunile ADN din nucleu pentru a-și face treaba pot accesa cu ușurință informațiile respective folosind mesageri și transportatori.

Această sarcină importantă ar putea fi imposibilă dacă nucleul nu ar fi ancorat, deoarece acei mesageri și transportatori ar trebui să călătorească în căutarea prin citoplasmă a unui nucleu rătăcitor!

Rolul microfilamentelor în citoschelet

Microfilamente, numite și ele filamente de actină, sunt lanțuri de proteine ​​de actină răsucite într-o tijă spirală. Această proteină este cea mai cunoscută pentru rolul său în celulele musculare. Acolo, lucrează cu o altă proteină numită miozina pentru a permite contracția musculară.

Când vine vorba de citoschelet, microfilamentele nu sunt doar cele mai mici fibre. De asemenea, sunt cele mai dinamice. La fel ca toate fibrele de citoschelet, microfilamentele oferă suportul structural celular. Din cauza trăsăturilor lor unice, microfilamentele tind să apară la marginile celulei.

Natura dinamică a filamentelor de actină înseamnă că aceste fibre proteice își pot modifica lungimea rapid pentru a satisface nevoile structurale ale celulelor. Acest lucru face posibil pentru celula de a modifica forma sau dimensiunea sau chiar forma proiecții speciale care se extind în afara celulei, cum ar fi filopodiilor, lamelipodii și microvililor.

Proiecții de microfilamente

Iti poti imagina filopodiilor ca simțitori că o celulă proiectează să simtă mediul din jurul ei, ridică indicii chimice și chiar schimbă direcția celulei, dacă se mișcă. De asemenea, oamenii de știință numesc uneori filopodia microspikes.

Filopodia poate face parte dintr-un alt tip de proiecție specială, lamelipodii. Aceasta este o structură asemănătoare care ajută celula să se miște și să călătorească.

microvililor sunt ca părul mic sau degetele folosite de celulă în timpul difuziei. Forma acestor proiecții mărește suprafața, astfel încât există mai mult spațiu pentru ca moleculele să se deplaseze peste membrană prin procese precum absorbția.

Aceste degete îndeplinesc și o funcție fascinantă numită citoplasmă în flux.

Aceasta se produce atunci când filamentele de actină se pieptană prin citoplasmă pentru a-l menține în mișcare. Creșterea citoplasmei crește difuziune și ajută la mișcarea materialelor dorite, precum nutrienții și a materialelor nedorite, cum ar fi deșeurile și resturile celulare, în jurul celulei.