CITOSKELET: KARAKTERISTIKE, FUNKCIJE I STRUKTURA - BIOLOGIJA - 2026

Stanični skelet je stanična struktura sastavljena od vlakna. Rasprostranjen je po citoplazmi i njegova funkcija uglavnom je potpora u održavanju stanične arhitekture i oblika. Strukturno je sastavljen od tri vrste vlakana, razvrstanih prema njihovoj veličini.

To su aktin vlakna, intermedijarni filamenti i mikrotubule. Svaki od njih daje mreži određeno svojstvo. Unutrašnjost ćelije je okruženje u kojem dolazi do istiskivanja i provoza materijala. Citoskelet posreduje u tim unutarćelijskim pokretima.

Na primjer, organele - poput mitohondrija ili Golgijevog aparata - statičke su u staničnoj sredini; oni se kreću koristeći citoskelet kao put.

Iako citoskelet očito prevladava u eukariotskim organizmima, zabilježena je analogna struktura u prokariotima.

Opće karakteristike

Citoskelet je izuzetno dinamična struktura koja predstavlja "molekularnu skelu". Tri vrste filamenata koje ga čine su ponavljajuće jedinice koje mogu tvoriti vrlo različite strukture, ovisno o načinu na koji se te temeljne jedinice kombiniraju.

Ako želimo stvoriti analogiju s ljudskim kostrom, citoskelet je ekvivalentan koštanom sustavu i, osim toga, mišićnom sustavu.

Međutim, one nisu identične kostima jer se dijelovi mogu sastaviti i raspasti, što omogućuje promjenu oblika i daje staničnoj plastičnosti. Komponente citoskeleta nisu topive u deterdžentima.

Značajke

Oblik

Kao što mu ime govori, „intuitivna“ funkcija citoskeleta je da stanici daje stabilnost i oblik. Kad se vlakna kombiniraju u ovoj zamršenoj mreži, ona daje svojstvu otpornosti na deformaciju.

Bez ove strukture stanica ne bi uspjela održati određeni oblik. Međutim, to je dinamična struktura (suprotno ljudskom kosturu) koja ćelijama daje svojstvo da mijenjaju oblik.

Kretanje stanica i spajanja

Mnoge stanične komponente su spojene na ovu mrežu vlakana raspršenih u citoplazmi, doprinoseći njihovom prostornom rasporedu.

Stanica ne liči na juhu s različitim elementima koji plutaju naprijed; niti je statički entitet. Umjesto toga, to je organizirana matrica s organelama koja se nalazi na određenim područjima, a taj se proces događa zahvaljujući citoskeletu.

Citoskelet je uključen u kretanje. To se događa zahvaljujući motornim proteinima. Ova dva elementa kombiniraju se i omogućuju kretanje unutar ćelije.

Također sudjeluje u procesu fagocitoze (proces u kojem stanica zarobi čestice iz vanjskog okruženja, koja može ili ne mora biti hrana).

Citoskelet omogućava stanici da se fizički i biokemijski poveže sa svojim vanjskim okruženjem. Ta uloga veziva je ono što omogućava stvaranje tkiva i staničnih spojeva.

Struktura i komponente

Citoskelet se sastoji od tri različite vrste filamenata: aktina, intermedijarnih niti i mikrotubula.

Novi kandidat se trenutno predlaže kao četvrti niz citoskele: septin. Svaki od ovih dijelova detaljno je opisan u nastavku:

Aktinova vlakna

Aktinova vlakna imaju promjer 7 nm. Poznati su i kao mikrofilamenti. Monomeri koji čine nit su čestice u obliku balona.

Iako su linearne strukture, nisu oblikovane poput "šipke": okreću se na svojoj osi i nalikuju su spirali. Priloženi su nizu specifičnih proteina koji reguliraju njihovo ponašanje (organizacija, mjesto, dužina). Postoji više od 150 proteina koji su sposobni za interakciju s aktinom.

Krajnosti se mogu razlikovati; jedan se zove plus (+), a drugi minus (-). Na tim krajevima vlakna mogu narasti ili skratiti. Polimerizacija je primjetno brža na plus kraju; Da bi došlo do polimerizacije, potreban je ATP.

Aktin može biti i monomer i slobodan u citosolu. Ti se monomeri vežu na proteine ​​koji sprečavaju njihovu polimerizaciju.

Funkcije aktinskih filamenata

Aktinski filamenti imaju ulogu povezanu s kretanjem stanica. Dopuštaju različitim tipovima stanica, i jednoćelijskim i višećelijskim organizmima (primjer su stanice imunološkog sustava) da se kreću u svom okruženju.

Aktin je dobro poznat po svojoj ulozi u kontrakciji mišića. Zajedno s miozinom grupiraju se u sarcomere. Obje strukture omogućuju takav pokret ovisan o ATP-u.

Intermedijarni filamenti

Približni promjer ovih filamenata je 10 um; otuda i naziv „srednji“. Njegov promjer je srednji u odnosu na ostale dvije komponente citoskeleta.

Svaka nit sastavljena je na sljedeći način: glava u obliku balona na N terminalu i rep sličnog oblika na ugljičnom terminalu. Ti su krajevi međusobno povezani linearnom strukturom koju čine alfa-helikopteri.

Te "žice" imaju kuglaste glave koje imaju svojstvo namotavanja s drugim međupredmetnim nitima, stvarajući deblje prepletene elemente.

Intermedijarni filamenti smješteni su u citoplazmi stanica. Oni se protežu na membranu i često su pričvršćeni na nju. Ti se vlakna nalaze i u jezgri, tvoreći strukturu nazvanu "nuklearna lamina".

Ova se skupina razvrstava u podskupine intermedijarnih niti:

- Keratinske niti.

- Vimentini filamenti.

- Neurofilamenti.

- Nuklearni listovi.

Uloga srednjih niti

Izuzetno su jaki i otporni elementi. U stvari, ako ih usporedimo s druga dva filamenta (aktin i mikrotubule), intermedijarni filamenti dobivaju stabilnost.

Zahvaljujući ovom svojstvu, njegova glavna funkcija je mehanička otpornost na stanične promjene. Ima ih u obilju u tipovima stanica koji doživljavaju stalni mehanički stres; na primjer, u živčanim, epitelnim i mišićnim stanicama.

Za razliku od druge dvije komponente citoskeleta, međuprodukti se ne mogu sastaviti i raspasti na njihovim polarnim krajevima.

Čvrste su građe (kako bi mogle ispunjavati svoju funkciju: potpora stanicama i mehanički odgovor na stres), a sastavljanje niti je proces ovisan o fosforilaciji.

Intermedijarni filamenti tvore strukture nazvane desmosomi. Zajedno s nizom proteina (kadherina) stvaraju se ovi kompleksi koji tvore spojeve između stanica.

Mikrotubulc

Mikrotubuli su šuplji elementi. Oni su najveći filamenti koji čine citoskelet. Promjer mikrotubula u njegovom unutarnjem dijelu je oko 25 nm. Duljina je prilično promjenjiva, u rasponu od 200 nm do 25 um.

Ti filamenti su neophodni u svim stanicama eukariota. Oni nastaju (ili se rađaju) iz malih struktura koje se nazivaju centrosomi, a odatle se protežu do rubova stanice, za razliku od međuprodukata koji se protežu kroz stanično okruženje.

Mikrotubule se sastoje od proteina koji se nazivaju tubulini. Tubulin je dimer koji se sastoji od dvije podjedinice: α-tubulina i β-tubulina. Ova dva monomera spojena su nekovalentnim vezama.

Jedna od njegovih najrelevantnijih karakteristika je sposobnost rasta i skraćivanja, budući da su to prilično dinamične strukture, kao u aktinskim vlaknima.

Dva kraja mikrotubula mogu se razlikovati jedan od drugog. Iz tog razloga se kaže da u tim nitima postoji "polaritet". U svakoj od krajnosti - zvanoj plus p pozitivnoj i minus ili negativnoj - događa se proces samo-sklapanja.

Ovaj postupak sastavljanja i propadanja niti stvara fenomen "dinamičke nestabilnosti".

Funkcija mikrotubule

Mikrotubule mogu tvoriti vrlo raznolike strukture. Sudjeluju u procesima diobe stanica, tvoreći mitotsko vreteno. Ovaj postupak pomaže svakoj kćeri da ima jednak broj kromosoma.

Oni također tvore biče poput prištića koji se koriste za pokretljivost stanica, poput cilija i flagela.

Mikrotubule služe kao putovi ili "autoceste" u kojima se kreću različiti proteini koji imaju transportne funkcije. Ti se proteini razvrstavaju u dvije obitelji: kinezine i dinineine. Oni mogu prijeći velike udaljenosti unutar ćelije. Transport na kratkim udaljenostima obično se vrši na aktinu.

Ti su proteini "pješaci" cesta mikrotubula. Njegov pokret usko nalikuje hodu na mikrotubuli.

Transport uključuje kretanje različitih vrsta elemenata ili proizvoda, poput vezikula. U živčanim stanicama ovaj je proces dobro poznat jer se neurotransmiteri oslobađaju u vezikulama.

Mikrotubuli također sudjeluju u mobilizaciji organela. Konkretno, Golgijev aparat i endosplazmatski retikulum ovise o tim filamentima kako bi zauzeli svoj pravilan položaj. U nedostatku mikrotubula (u eksperimentalno mutiranim stanicama), ove organele značajno mijenjaju svoj položaj.

Ostale implikacije citoskeleta

U bakterijama

U prethodnim odjeljcima opisan je citoskelet eukariota. Prokarioti također imaju sličnu strukturu i imaju komponente analogne trima vlaknima koja čine tradicionalni citoskelet. Ovim nitima dodaje se jedna svojstvena bakterija: MinD-ParA grupa.

Funkcije citoskeleta u bakterijama vrlo su slične funkcijama koje obavljaju u eukariotama: podrška, stanična dioba, održavanje staničnog oblika, među ostalim.

Kod raka

Klinički su komponente citoskeleta povezane s rakom. Budući da interveniraju u procesima diobe, smatraju se "metama" kako bi razumjeli i napali nekontrolirani razvoj stanica.

Reference

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Bitna stanična biologija. Garland Science.
2. Fletcher, DA, i Mullins, RD (2010). Mehanika stanica i citoskelet. Priroda, 463 (7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Citoskelet i rak. Recenzije karcinoma i metastaze, 28 (1–2), 5–14.
4. Moseley, JB (2013). Prošireni pogled na eukariotski citoskelet. Molekularna biologija stanice, 24 (11), 1615–1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemija. Osnove medicine i životnih znanosti. Preokrenuo sam se.
6. Shih, YL i Rothfield, L. (2006). Bakterijski citoskelet. Recenzije mikrobiologije i molekularne biologije, 70 (3), 729–754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Ljudska fiziologija, integrirani pristup. Panaamerički medicinski. 4. izdanje. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Zamišljanje komponenata citoskeleta elektronskom mikroskopijom. U metodama i protokolima citoskeleta (str. 187–06). Humana Press.