Zytoskelett Eigenschaften, Funktionen, Struktur und Komponenten

Die Zytoskelett es ist eine Zellstruktur aus Filamenten. Es ist durch das Zytoplasma verteilt und seine Funktion ist hauptsächlich Unterstützung, um die Architektur und zelluläre Form zu erhalten. Strukturell besteht es aus drei Arten von Fasern, klassifiziert nach ihrer Größe.

Dies sind die Aktinfasern, die Zwischenfilamente und die Mikrotubuli. Jeder gewährt dem Netzwerk eine bestimmte Eigenschaft. Das zelluläre Innere ist eine Umgebung, in der Material verdrängt und transportiert wird. Das Zytoskelett vermittelt diese intrazellulären Bewegungen.

Zum Beispiel sind Organellen - wie Mitochondrien oder der Golgi-Apparat - in der Zellumgebung statisch; Sie bewegen sich mit dem Zytoskelett als Weg.

Obwohl das Zytoskelett in eukaryotischen Organismen eindeutig vorherrscht, wurde über eine analoge Struktur in Prokaryoten berichtet.

Index

• 1 Allgemeine Eigenschaften
• 2 Funktionen
  • 2.1 Form
  • 2.2 Bewegung und Zellverbindungen
• 3 Struktur und Komponenten
  • 3.1 Aktinfilamente
  • 3.2 Zwischenfäden
  • 3.3 Mikrotubuli
• 4 Andere Auswirkungen des Zytoskeletts
  • 4.1 In Bakterien
  • 4.2 Bei Krebs
• 5 Referenzen

Allgemeine Eigenschaften

Das Zytoskelett ist eine extrem dynamische Struktur, die ein "molekulares Gerüst" darstellt. Die drei Arten von Filamenten, die es bilden, sind sich wiederholende Einheiten, die je nach Art und Weise, in der diese Grundeinheiten kombiniert werden, sehr unterschiedliche Strukturen bilden können.

Wenn wir eine Analogie zum menschlichen Skelett herstellen wollen, entspricht das Zytoskelett dem Knochen- system und zusätzlich dem Muskelsystem.

Sie sind jedoch nicht identisch mit einem Knochen, da die Komponenten zusammengebaut und aufgelöst werden können, was Formänderungen ermöglicht und der Zelle Plastizität verleiht. Die Komponenten des Zytoskeletts sind in Waschmitteln nicht löslich.

Funktionen

Form

Wie der Name schon sagt, dient die "intuitive" Funktion des Zytoskeletts dazu, der Zelle Stabilität und Form zu verleihen. Wenn die Filamente in diesem komplizierten Netzwerk kombiniert werden, verleiht es der Zelle die Eigenschaft, Verformung zu widerstehen.

Ohne diese Struktur wäre die Zelle nicht in der Lage, eine bestimmte Form beizubehalten. Es ist jedoch eine dynamische Struktur (im Gegensatz zum menschlichen Skelett), die den Zellen die Eigenschaft verleiht, die Form zu ändern.

Bewegung und Zellverbindungen

Viele der zellulären Komponenten sind mit diesem Netzwerk von Fasern verbunden, die im Cytoplasma verteilt sind, was zu deren räumlicher Anordnung beiträgt.

Eine Zelle sieht nicht wie eine Brühe aus, in der verschiedene Elemente treiben. es ist auch keine statische Entität. Im Gegenteil, es ist eine Matrix, die mit Organellen organisiert ist, die sich in bestimmten Zonen befinden, und dieser Prozess findet dank des Zytoskeletts statt.

Das Zytoskelett ist an der Bewegung beteiligt. Dies geschieht dank Motorproteinen. Diese beiden Elemente kombinieren und ermöglichen Verschiebungen innerhalb der Zelle.

Es beteiligt sich auch am Prozess der Phagozytose (ein Prozess, bei dem eine Zelle ein Partikel aus der äußeren Umgebung einfängt, die Nahrung sein kann oder auch nicht).

Das Zytoskelett erlaubt es, die Zelle physisch und biochemisch mit ihrer äußeren Umgebung zu verbinden. Diese Verbindungsrolle ermöglicht die Bildung von Geweben und Zellverbindungsstellen.

Struktur und Komponenten

Das Zytoskelett besteht aus drei verschiedenen Arten von Filamenten: Aktin, Intermediärfilamenten und Mikrotubuli.

Derzeit wird ein neuer Kandidat als vierter Strang des Zytoskeletts vorgeschlagen: Septina. Als nächstes wird jeder dieser Teile im Detail beschrieben:

Aktinfilamente

Die Aktinfilamente haben einen Durchmesser von 7 nm. Sie werden auch als Mikrofilamente bezeichnet. Die Monomere, die die Filamente bilden, sind ballonförmige Partikel.

Obwohl sie lineare Strukturen sind, haben sie keine "Balken" -Form: Sie rotieren um ihre Achse und ähneln einer Helix. Sie sind mit einer Reihe spezifischer Proteine ​​verbunden, die ihr Verhalten (Organisation, Ort, Länge) regulieren. Es gibt mehr als 150 Proteine, die mit Aktin interagieren können.

Die Extreme können unterschieden werden; Einer wird Plus (+) und der andere Minus (-) genannt. Durch diese Extreme kann das Filament wachsen oder verkürzt werden. Die Polymerisation ist im Extremfall merklich schneller; Damit eine Polymerisation stattfinden kann, ist ATP erforderlich.

Actin kann auch ein Monomer sein und frei im Cytosol sein. Diese Monomere sind an Proteine ​​gebunden, die ihre Polymerisation verhindern.

Funktionen von Aktinfilamenten

Aktinfilamente haben eine Rolle bei der Zellbewegung. Sie erlauben verschiedenen Zelltypen, sowohl einzelligen als auch vielzelligen Organismen (ein Beispiel sind die Zellen des Immunsystems), sich in ihren Umgebungen zu bewegen.

Actin ist für seine Rolle bei der Muskelkontraktion bekannt. Zusammen mit Myosin sind sie in Sarkomeren gruppiert. Beide Strukturen ermöglichen diese ATP-abhängige Bewegung.

Zwischenfäden

Der ungefähre Durchmesser dieser Filamente beträgt 10 μm; daher der Name "Zwischenstufe". Ihr Durchmesser liegt zwischen den beiden anderen Komponenten des Zytoskeletts.

Jedes Filament ist wie folgt aufgebaut: ein ballonförmiger Kopf am N-Terminus und ein Schwanz mit einer ähnlichen Form am terminalen Kohlenstoffatom. Diese Enden sind durch eine lineare Struktur miteinander verbunden, die durch Alpha-Helices gebildet wird.

Diese "Seile" haben kugelförmige Köpfe, die die Eigenschaft haben, sich mit anderen Zwischenfilamenten zu wickeln, wodurch dickere verschachtelte Elemente erzeugt werden.

Die intermediären Filamente sind im gesamten Zellzytoplasma lokalisiert. Sie erstrecken sich bis zur Membran und sind oft daran befestigt. Diese Filamente befinden sich auch im Kern und bilden eine Struktur, die als "Kernlamina" bezeichnet wird.

Diese Gruppe wird in Zwischenfilament-Untergruppen eingeteilt:

- Keratinfilamente.

- Filamente von Vimentin.

- Neurofilamente.

- Kernplatten.

Funktion der Zwischenfäden

Sie sind extrem starke und widerstandsfähige Elemente. In der Tat, wenn wir sie mit den anderen zwei Filamenten (Aktin und Mikrotubuli) vergleichen, gewinnen die Zwischenfäden an Stabilität.

Dank dieser Eigenschaft ist seine Hauptfunktion mechanisch und widersteht zellulären Veränderungen. Sie sind reichlich in Zelltypen gefunden, die konstante mechanische Belastung erfahren; zum Beispiel in Nerven-, Epithel- und Muskelzellen.

Im Gegensatz zu den anderen zwei Komponenten des Zytoskeletts können die intermediären Filamente nicht an ihren polaren Enden angeordnet und angeordnet werden.

Sie sind starre Strukturen (um ihre Funktion erfüllen zu können: zelluläre Unterstützung und mechanische Antwort auf Stress) und der Zusammenbau der Filamente ist ein von der Phosphorylierung abhängiger Prozess.

Die intermediären Filamente bilden Strukturen, die Desmosomen genannt werden. Zusammen mit einer Reihe von Proteinen (Cadherinen) entstehen diese Komplexe, die die Bindungen zwischen den Zellen bilden.

Mikrotubuli

Mikrotubuli sind hohle Elemente. Sie sind die größten Filamente, die das Zytoskelett bilden. Der Durchmesser der Mikrotubuli in seinem inneren Teil beträgt etwa 25 nm. Die Länge ist ziemlich variabel im Bereich von 200 nm bis 25 μm.

Diese Filamente sind in allen eukaryotischen Zellen unentbehrlich. Sie entstehen (oder entstehen) aus kleinen Strukturen, die Zentrosomen genannt werden, und von dort aus erstrecken sie sich bis zu den Rändern der Zelle, im Gegensatz zu den intermediären Filamenten, die sich durch die gesamte zelluläre Umgebung erstrecken.

Mikrotubuli bestehen aus Proteinen, die Tubuline genannt werden. Tubulin ist ein Dimer, das von zwei Untereinheiten gebildet wird: α-Tubulin und β-Tubulin. Diese zwei Monomere sind durch nicht-kovalente Bindungen gebunden.

Eine seiner wichtigsten Eigenschaften ist die Fähigkeit, zu wachsen und zu kürzen, da es sich um sehr dynamische Strukturen handelt, wie in den Aktinfilamenten.

Die zwei Enden der Mikrotubuli können voneinander unterschieden werden. Daher wird gesagt, dass in diesen Fäden eine "Polarität" vorhanden ist. An jedem Ende - positiver und weniger oder negativ - findet der Selbstorganisationsprozess statt.

Dieser Prozess des Zusammenbaus und des Abbaus des Filaments führt zu einem Phänomen der "dynamischen Instabilität".

Mikrotubulus-Funktion

Mikrotubuli können sehr unterschiedliche Strukturen bilden. Sie beteiligen sich an den Prozessen der Zellteilung und bilden die mitotische Spindel. Dieser Prozess hilft jeder Tochterzelle, die gleiche Anzahl von Chromosomen zu haben.

Sie bilden auch die peitschenartigen Anhängsel, die für die Zellmobilität verwendet werden, wie z. B. Zilien und Flagellen.

Mikrotubuli dienen als Wege oder "Straßen", in denen sich verschiedene Proteine, die eine Transportfunktion haben, bewegen. Diese Proteine ​​werden in zwei Familien eingeteilt: Kinesine und Dyneine. Sie können lange Strecken in der Zelle zurücklegen. Der Transport über kurze Distanzen wird normalerweise mit Aktin durchgeführt.

Diese Proteine ​​sind die "Fußgänger" von Straßen, die von Mikrotubuli gebildet werden. Seine Bewegung ähnelt stark einer Wanderung auf dem Mikrotubulus.

Der Transport beinhaltet die Bewegung von verschiedenen Arten von Elementen oder Produkten, wie Vesikeln. In Nervenzellen ist dieser Prozess bekannt, da Neurotransmitter in Vesikel freigesetzt werden.

Mikrotubuli beteiligen sich auch an der Mobilisierung von Organellen. Insbesondere hängen der Golgi-Apparat und das endospasmische Retikulum davon ab, dass diese Filamente ihre richtige Position einnehmen. In Abwesenheit von Mikrotubuli (in experimentell mutierten Zellen) verändern diese Organellen merklich ihre Position.

Andere Auswirkungen des Zytoskeletts

In Bakterien

In den vorangegangenen Abschnitten wurde das Zytoskelett von Eukaryoten beschrieben. Prokaryoten haben ebenfalls eine ähnliche Struktur und Komponenten, die analog zu den drei Fasern sind, aus denen das traditionelle Zytoskelett besteht. Zu diesen Filamenten wird eine eigene, zu den Bakterien gehörende Gruppe hinzugefügt: die MinD-ParA-Gruppe.

Die Funktionen des Zytoskeletts in Bakterien sind den Funktionen ähnlich, die sie in Eukaryoten erfüllen: Unterstützung, Zellteilung, Aufrechterhaltung der Zellform, unter anderem.

In Krebs

Klinisch wurden die Komponenten des Zytoskeletts mit Krebs in Verbindung gebracht.Da sie in die Prozesse der Teilung eingreifen, gelten sie als "Ziele", um unkontrollierte Zellentwicklung verstehen und angreifen zu können.

Referenzen

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