Tsütoskelett

Tsütoskelett koosneb rakkude tsütoplasmas dünaamiliselt muudetavast võrgust, mis koosneb kolmest erinevast valgufilamentist.

Need annavad raku ja rakusisese rakusisese struktuuri nagu organellide ja vesiikulite struktuur, stabiilsus ja sisemine liikuvus (liikuvus). Osa hõõgniite ulatub rakust välja, et toetada raku motoorikat või võõrkehade suunatud transporti cilia või flagella kujul.

Mis on tsütoskelett?

Inimese rakkude tsütoskelett koosneb kolmest erinevast valgufilamentide klassist. Mikrofilamendid (aktiini filamendid) läbimõõduga 7–8 nanomeetrit, mis koosnevad peamiselt aktiini valkudest, toimivad raku välise kuju ja raku tervikuna liikuvuse, aga ka rakusisese struktuuri stabiliseerimisel.

Lihasrakkudes võimaldavad aktiini filamendid lihastel koordineeritult kokku tõmbuda. Vahekiud, mis on umbes 10 nanomeetrit paksud, tagavad ka kambri mehaanilise tugevuse ja struktuuri. Nad ei ole seotud rakkude liikuvusega. Vahekiud koosnevad mitmesugustest valkudest ja nende dimeeridest, mis moodustuvad köite moodustavateks kimpudeks (tonofibrillideks) ja on äärmiselt rebenemiskindlate struktuuridega. Vahekiud võib jagada vähemalt 6 erinevat tüüpi, erinevate ülesannetega.

Kolmas filamentide klass koosneb pisikestest torudest, mikrotuubulitest, mille välisläbimõõt on 25 nanomeetrit. Need koosnevad tubuliini dimeeride polümeeridest ja vastutavad peamiselt igat tüüpi rakusisese motoorika ja rakkude endi motoorika eest. Rakkude enda liikuvuse toetamiseks võivad mikrotuubulid, mis on tehtud nibude või flagella kujul, moodustada rakuprotsesse, mis väljuvad rakust. Mikrotuubulite võrk on enamasti korraldatud tsentromeerist ja seda mõjutavad äärmiselt dünaamilised muutused.

Anatoomia ja struktuur

Ainete rühmad mikrofilamendid, vahekiud (IF) ja mikrotuubulid (MT), mis kõik kolm on määratud tsütoskeleti külge, on peaaegu kõikjal tsütoplasmas ja ka raku tuumas.

Inimeste peamised mikro- või aktiini filamentide ehitusplokid koosnevad 6 isovormilisest aktiinvalgust, millest igaüks erineb vaid mõne aminohappe poolest. Monomeerne aktiini valk (G-aktiin) seob nukleotiidi ATP ja moodustab aktiini monomeeride pikad molekulaarsed ahelad, eraldades fosfaatrühma, millest kaks ühenduvad spiraalsete aktiini filamentide moodustamiseks. Aktiini hõõgniidid sile- ja vöötlihastes, südamelihastes ja mittelihaselised aktiini filamendid erinevad üksteisest pisut. Aktiini hõõgniidide kogunemine ja lagunemine toimub väga dünaamiliste protsesside käigus ja need vastavad nõuetele.

Vahekiud koosnevad mitmesugustest struktuurvalkudest ja nende kõrge tõmbetugevus on ristlõikega umbes 8 kuni 11 nanomeetrit. Vahekiud jagunevad viide klassi: happelised keratiinid, aluselised keratiinid, desmiini tüüpi, neurofilamendid ja lamiini tüüpi. Kui keratiinid esinevad epiteelirakkudes, leidub desmiini tüüpi filamente siledate ja vöötmete lihaste ning südamelihase rakkudes. Praktiliselt kõigis närvirakkudes olevad neurofilamendid koosnevad valkudest nagu Internexin, Nestin, NF-L, NF-M ja teised. Lamiini tüüpi vahekiud leitakse karüoplasmas kõigis tuumamembraani raku tuumades.

Funktsioon ja ülesanded

Tsütoskeleti funktsioon ja ülesanded ei ole mingil juhul piiratud rakkude struktuurilise kuju ja stabiilsusega. Mikrofilamendid, mis asuvad peamiselt võrgutaolistes struktuurides otse plasmamembraanil, stabiliseerivad rakkude väliskuju. Kuid need moodustavad ka membraani mügarikke, nagu pseudopodia. Motoorsed valgud, millest lihasrakkudes olevad mikrofilamendid üles ehitatakse, tagavad lihaste vajaliku kokkutõmbumise.

Elementide mehaanilise tugevuse jaoks on suurima tähtsusega väga kõrge tõmbetugevusega vahekiud. Neil on ka mitmeid muid funktsioone. Epiteelirakkude keratiinkiud on kaudselt mehaaniliselt üksteisega ühendatud desmosoomide kaudu, nii et nahakude saab kahemõõtmelise, maatriksitaolise tugevuse. IF-d on ühendatud tsütoskeleti teiste ainete rühmadega hõõgniidiga seotud vahepealsete valkude (IFAP) kaudu, tagades teatava teabevahetuse ja vastava koe mehaanilise tugevuse. See loob tsütoskeletis korrastatud struktuurid. Ensüümid nagu kinaasid ja fosfataasid tagavad võrkude kiire ülesehituse, restruktureerimise ja lagunemise.

Erinevat tüüpi neurofilamendid stabiliseerivad närvikoe. Lamiinid kontrollivad rakumembraani lagunemist raku jagunemise ja sellele järgneva rekonstrueerimise ajal. Mikrotuubulid vastutavad selliste ülesannete täitmise eest nagu raku sees organellide ja vesiikulite transpordi kontrollimine ja kromosoomide korraldamine mitoosi ajal. Rakkudes, milles mikrotuubulites arenevad mikrovillid, tsilia, flagella või flagella, tagavad MT-d ka kogu raku motoorika või võtavad lima või võõrkehad välja. B. hingetorus ja välises kuulmekäigus.

Ravimid leiate siit

Haigused

Tsütoskeleti metabolismi häired võivad tuleneda kas geneetilistest defektidest või väliselt tarnitavatest toksiinidest. Üks levinumaid pärilikke haigusi, mis on seotud lihaste membraanivalgu sünteesi katkemisega, on Duchenne'i lihasdüstroofia.

Geneetiline defekt hoiab ära düstrofiini - struktuurse valgu - moodustumise, mis on vajalik vöötmega skeletilihaste lihaskiududesse. Haigus ilmneb varases lapsepõlves progresseeruva kuluga. Muteerunud keratiinidel võib olla ka tõsine mõju. Ihtüoos, nn kalade ulatuslik haigus, põhjustab hüperkeratoosi, mis on tasakaalustamatus nahahelveste tekke ja koorimise vahel, mis on tingitud ühest või mitmest 12. kromosoomi geneetilisest defektist. Ihtüoos on naha kõige tavalisem pärilik haigus ja vajab intensiivset ravi, mis aga sümptomeid vaid leevendada võib.

Muud geneetilised defektid, mis põhjustavad neurofilamentide metabolismi häireid, põhjustavad z. B. amüotroofne lateraalskleroos (ALS). Mõned teadaolevad mükotoksiinid (seenetoksiinid), näiteks hallitusest ja kärbestest saadud agarid, häirivad aktiini hõõgniitide metabolismi. Kolhitsiini, sügiskroku toksiini ja taksooli, mida saadakse jugapuudelt, kasutatakse spetsiaalselt kasvajaravis. Nad sekkuvad mikrotuubulite metabolismi.