CYTOSKELETT: EGENSKAPER, FUNKSJONER OG STRUKTUR - BIOLOGI - 2026

Den cytoskjelettet er en cellestruktur består av filamenter. Det er spredt over hele cytoplasmaet, og dens funksjon er hovedsakelig støttende for å opprettholde cellearkitektur og form. Strukturelt består den av tre typer fibre, klassifisert etter deres størrelse.

Dette er aktinfibre, mellomfilamenter og mikrotubuli. Hver og en gir en bestemt egenskap til nettverket. Celleinteriøret er et miljø hvor forskyvning og transport av materialer skjer. Cytoskjelettet formidler disse intracellulære bevegelsene.

For eksempel er organeller - som mitokondrier eller Golgi-apparatet - statiske i det cellulære miljøet; disse beveger seg ved hjelp av cytoskjelettet som en vei.

Selv om cytoskjelettet tydelig dominerer i eukaryote organismer, er en analog struktur rapportert i prokaryoter.

Generelle egenskaper

Cytoskjelettet er en ekstremt dynamisk struktur som representerer et "molekylært stillas". De tre filamenttyper som utgjør det er repeterende enheter som kan danne veldig forskjellige strukturer, avhengig av hvordan disse grunnleggende enhetene kombineres.

Hvis vi ønsker å lage en analogi med det menneskelige skjelettet, tilsvarer cytoskjelettet skjelettet og i tillegg til muskelsystemet.

Imidlertid er de ikke identiske med bein, da komponentene kan settes sammen og desintegreres, noe som muliggjør formendringer og gir celleplasticitet. Komponentene i cytoskjelettet er ikke løselig i vaskemidler.

Egenskaper

Form

Som navnet tilsier er den "intuitive" funksjonen til cytoskjelettet å gi cellen stabilitet og form. Når glødetrådene kombineres i dette intrikate nettverket, gir det cellen egenskapen til å motstå deformasjon.

Uten denne strukturen ville ikke cellen kunne opprettholde en spesifikk form. Imidlertid er det en dynamisk struktur (i motsetning til det menneskelige skjelettet) som gir celler egenskapen til å endre form.

Cellebevegelse og veikryss

Mange av de cellulære komponentene er festet til dette nettverket av fibre spredt i cytoplasma, og bidrar til deres romlige arrangement.

En celle ser ikke ut som en suppe med forskjellige elementer som flyter uten problemer; det er heller ikke en statisk enhet. Snarere er det en organisert matrise med organeller lokalisert i bestemte områder, og denne prosessen skjer takket være cytoskjelettet.

Cytoskjelettet er involvert i bevegelse. Dette skjer takket være motoriske proteiner. Disse to elementene kombineres og tillater bevegelse i cellen.

Den deltar også i prosessen med fagocytose (en prosess der en celle fanger opp en partikkel fra det ytre miljø, som kanskje ikke er mat).

Cytoskjelettet lar cellen koble seg til sitt ytre miljø, fysisk og biokjemisk. Denne forbindelsesrollen er det som tillater dannelse av vev og celleforbindelser.

Struktur og komponenter

Cytoskjelettet består av tre forskjellige filamenttyper: aktin, mellomfilamenter og mikrotubuli.

En ny kandidat foreslås for øyeblikket som en fjerde streng av cytoskele: septin. Hver av disse delene er beskrevet i detalj nedenfor:

Actin-filamenter

Aktinfilamenter har en diameter på 7 nm. De er også kjent som mikrofilamenter. Monomerene som utgjør filamentene er ballongformede partikler.

Selv om det er lineære strukturer, er de ikke formet som en "stang": de roterer på sin akse og ligner en helix. De er knyttet til en serie spesifikke proteiner som regulerer deres oppførsel (organisering, beliggenhet, lengde). Det er mer enn 150 proteiner som kan interagere med actin.

Ekstreme kan differensieres; det ene kalles pluss (+) og det andre minus (-). I disse endene kan glødetråden vokse eller forkorte. Polymerisering er merkbart raskere på plussenden; For at polymerisering skal skje, kreves ATP.

Aktin kan også være som en monomer og fri i cytosolen. Disse monomerer er bundet til proteiner som forhindrer deres polymerisasjon.

Funksjoner av aktinfilamenter

Aktinfilamenter har en rolle relatert til cellebevegelse. De lar forskjellige celletyper, både encellede og flercellede organismer (et eksempel er immunsystemets celler), bevege seg i miljøene sine.

Actin er kjent for sin rolle i muskelkontraksjon. Sammen med myosin grupperer de seg i sarkomerer. Begge strukturer gjør en slik ATP-avhengig bevegelse mulig.

Mellomtråd

Den omtrentlige diameteren til disse filamentene er 10 um; derav navnet "mellomliggende". Diameteren er mellomliggende i forhold til de to andre komponentene i cytoskjelettet.

Hver glødetråd er strukturert som følger: et ballongformet hode ved N-terminalen og en lignende formet hale ved karbonterminalen. Disse endene er forbundet med hverandre av en lineær struktur som består av alfa-helikser.

Disse "strengene" har kulehoder som har egenskapen til å avvikle med andre mellomliggende filamenter, og skaper tykkere sammenflettede elementer.

Mellomliggende filamenter er lokalisert over hele cytoplasma. De strekker seg til membranen og er ofte festet til den. Disse filamentene finnes også i kjernen, og danner en struktur som kalles "kjernelaminaen."

Denne gruppen klassifiseres i sin tur til undergrupper av mellomfilamenter:

- Keratinfilamenter.

- Vimentin-filamenter.

- Nevrofilamenter.

- Atomark.

Rollen til mellomfilamentene

De er ekstremt sterke og motstandsdyktige elementer. Faktisk, hvis vi sammenligner dem med de to andre filamentene (aktin og mikrotubuli), får de mellomliggende filamentene stabilitet.

Takket være denne egenskapen er hovedfunksjonen mekanisk og motstår endringer i celler. De finnes rikelig i celletyper som opplever konstant mekanisk belastning; for eksempel i nerve-, epitel- og muskelceller.

I motsetning til de to andre komponentene i cytoskjelettet, kan de mellomliggende filamentene ikke samles og komme fra hverandre i deres polare ender.

De er stive strukturer (for å være i stand til å oppfylle sin funksjon: celleunderstøttelse og mekanisk respons på stress) og sammenstillingen av filamentene er en prosess avhengig av fosforylering.

De mellomliggende filamentene danner strukturer som kalles desmosomes. Sammen med en serie proteiner (kadheriner) lages disse kompleksene som danner veikryssene mellom celler.

mikrotubuli

Mikrotubuli er hule elementer. De er de største filamentene som utgjør cytoskelettet. Diameteren til mikrotubulene i den indre delen er rundt 25 nm. Lengden er ganske variabel, i området fra 200 nm til 25 um.

Disse filamentene er uunnværlige i alle eukaryote celler. De kommer (eller blir født) fra små strukturer kalt sentrosomer, og derfra strekker de seg til cellens kanter, i motsetning til de mellomliggende filamentene, som strekker seg gjennom det cellulære miljøet.

Mikrotubuli består av proteiner som kalles tubuliner. Tubulin er en dimer som består av to underenheter: α-tubulin og β-tubulin. Disse to monomerer er forbundet med ikke-kovalente bindinger.

En av dens mest relevante egenskaper er evnen til å vokse og forkorte, ved å være ganske dynamiske strukturer, som i actinfilamenter.

De to endene av mikrotubulene kan skilles fra hverandre. Av denne grunn sies det at i disse filamentene er det en "polaritet". Ved hver av ytterpunktene - kalt pluss p-positiv og minus eller negativ - skjer prosessen med selvsamling.

Denne prosessen med montering og nedbrytning av glødetråden fører til et fenomen med "dynamisk ustabilitet".

Mikrotubulusfunksjon

Mikrotubuli kan danne veldig forskjellige strukturer. De deltar i prosessene for celledeling, og danner den mitotiske spindelen. Denne prosessen hjelper hver dattercelle til å ha et like stort antall kromosomer.

De danner også pisklignende vedlegg som brukes til celle mobilitet, for eksempel cilia og flagella.

Mikrotubuli fungerer som veier eller "motorveier" der forskjellige proteiner som har transportfunksjoner beveger seg. Disse proteinene er klassifisert i to familier: kinesiner og dyneiner. De kan reise lange avstander i cellen. Transport over korte avstander utføres vanligvis på aktin.

Disse proteinene er "fotgjengere" på mikrotubulære veier. Bevegelsen ligner nær en tur på mikrotubulen.

Transport innebærer bevegelse av forskjellige typer elementer eller produkter, for eksempel vesikler. I nerveceller er denne prosessen velkjent fordi nevrotransmittere frigjøres i vesikler.

Mikrotubuli deltar også i organellmobilisering. Spesielt er Golgi-apparatet og den endosplasmatiske retikulum avhengig av disse filamentene for å ta sin rette posisjon. I fravær av mikrotubuli (i eksperimentelt muterte celler) endrer disse organellene deres posisjon markant.

Andre implikasjoner av cytoskjelettet

I bakterier

I de foregående seksjoner ble cytoskjelettet til eukaryoter beskrevet. Prokaryoter har også en lignende struktur og har komponenter som er analoge med de tre fibrene som utgjør det tradisjonelle cytoskjelettet. Til disse filamentene tilsettes en av sine egne bakterier: MinD-ParA-gruppen.

Funksjonene til cytoskjelettet i bakterier er ganske like funksjonene de utfører i eukaryoter: støtte, celledeling, opprettholdelse av celleform, blant andre.

I kreft

Klinisk har komponenter av cytoskjelettet blitt assosiert med kreft. Siden de griper inn i delingsprosessene, blir de ansett som "mål" for å forstå og angripe ukontrollert celleutvikling.

referanser

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … & Walter, P. (2013). Essensiell cellebiologi. Garland Science.
2. Fletcher, DA, & Mullins, RD (2010). Cellemekanikk og cytoskjelettet. Nature, 463 (7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Cytoskjelettet og kreft. Cancer and Metastasis Reviews, 28 (1–2), 5–14.
4. Moseley, JB (2013). Et utvidet syn på det eukaryote cytoskjelettet. Molekylærbiologi av cellen, 24 (11), 1615–1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokjemi. Grunnleggende for medisin og biovitenskap. Jeg snudde meg.
6. Shih, YL, & Rothfield, L. (2006). Bytens cytoskjelett. Anmeldelser av mikrobiologi og molekylærbiologi, 70 (3), 729–754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Human fysiologi, en integrert tilnærming. Panamerikansk medisinsk. 4. utgave. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Imaging cytoskjelettkomponenter ved elektronmikroskopi. I Cytoskeleton Methods and Protocols (s. 187–06). Humana Press.