Цитоскелет клетки и ее форма

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 14.12.2024

Цитоскелет — это клеточный каркас или скелет, находящийся в цитоплазме живой клетки. Он присутствует во всех клетках, как эукариот, так и прокариот. Это динамичная, изменяющаяся структура.

Основные функции цитоскелета:

1. поддержание и адаптация формы клетки ко внешним воздействиям. Эта функция осуществляется микрофиламентами, которые сконцентрированы у внешней мембраны клетки, также способны образовывать выступы на поверхности клетки (псевдоподии и микроворсинки). Кортикальная (терминальная) сеть - зона сгущения микрофиламентов под плазмолеммой. В этой сети микрофиламенты переплетены между собой и “сшиты” друг с другом с помощью особых белков, самым распространенным из которых является филамин. Кортикальная сеть препятствует резкой и внезапной деформации клетки при механических воздействиях и обеспечивает плавные изменения ее формы путем перестройки, которая облегчается актинрастворяющими ферментами.

2. экзо- и эндоцитоз. Микрофиламентами.

3. распределение и перемещение компонентов клетки. Осуществляется микротрубочками. С тубулинами, составляющими микротрубочки, связывается белок кинезин, обладающий АТФазной активностью и обеспечивающий транспорт органелл и других структур от центра к периферии. Подобная функция, но в противоположном направлении, осуществляется с помощью белка диненина.

4. активный транспорт веществ в клетку и из нее. Эта функция осуществляется микротрубочками, которые служат «рельсами», по которым перемещаются молекулярные моторы — кинезин и динеин (это моторные белки, транформирующие химическую энергию АТФ в механическую энергию движения, перенося грузы).

5. обеспечение движения клетки как целого.

6. участие в межклеточных соединениях.Эта функция также осуществляется микрофиламентами (например, передача сигналов).

7. клеточное деление. Эта функция также осуществляется микротрубочками, которые образуют веретено деления при митозе и мейозе.

Классификация.

Цитоскелет — это клеточный каркас или скелет, находящийся в цитоплазме живой клетки. Цитоскелет образован белками. В цитоскелете выделяют несколько основных систем, называемых либо по основным структурным элементам, заметным при электронно-микроскопических исследованиях (микрофиламенты, промежуточные филаменты, микротрубочки), либо по основным белкам, входящим в их состав (актин-миозиновая система, кератины, тубулин-динеиновая система). В его состав входят также микротрабекулы.

Структура и роль цитоскелета в клетках


Цитоскелет представляет собой сеть волокон, обеспечивающих структурную поддержку (каркас) эукариотических или прокариотических клеток и археев. В эукариотических клетках эти волокна состоят из сложной сетки белковых нитей и моторных белков, которые помогают в перемещении и стабилизации клеток.

Функция цитоскелета

Цитоскелет распространяется по всей цитоплазме клетки и выполняет ряд важных функций:

  • Придает клеткам форму и обеспечивает структурную поддержку.
  • Удерживает клеточные органеллы рядом.
  • Помогает в образовании вакуолей.
  • Цитоскелет не является статической структурой, и способен разбирать и собирать свои внутренние части, чтобы обеспечить внутреннюю и общую подвижность клеток. Типы внутриклеточного движения, поддерживаемые цитоскелетом, включают транспортировку везикул в клетку и из нее, манипуляцию хромосомами во время митоза или мейоза и миграцию органелл. Цитоскелет делает возможной миграцию клеток, поскольку мобильность клеток необходима для создания и восстановления тканей, цитокинеза (деление цитоплазмы) при образовании дочерних клеток и в ответах иммунных клеток на микробы.
  • Цитоскелет помогает в транспортировке сигналов связи между клетками.
  • Он образует клеточные придаточные выступы, такие как реснички и жгутики (в некоторых клетках).

Структура цитоскелета

Цитоскелет состоит по меньшей мере из трех различных типов волокон: микротрубочек, микрофиламентов и промежуточных волокон. Эти волокна отличаются своим размером, причем микротрубочки являются самыми толстыми, а микроволокна являются самыми тонкими.

Протеиновые волокна

  • Микротрубочки представляют собой полые стержни, функционирующие прежде всего для поддержки или формирования клетки и выступают в роли «маршрутов», вдоль которых могут перемещаться органеллы. Микротрубочки обычно встречаются во всех эукариотических клетках. Они различаются по длине и составляют около 25 нм (нанометров) в диаметре.
  • Микрофиламенты или актиновые нити представляют собой тонкие твердые стержни, которые активны при мышечном сокращении. Они особенно распространены в мышечных клетках. Подобно микротрубочкам, они обычно встречаются во всех эукариотических клетках. Микрофиламенты состоят в основном из сократительного белкового актина и имеют диаметр до 8 нм.
  • Промежуточные нити могут быть многочисленными во многих клетках и обеспечивать поддержку микрофиламентов и микротрубочек, удерживая их на месте. Эти нити образуют кератины, обнаруженные в эпителиальных клетках и нейрофиламентах в нейронах. Они имеют диаметр около 10 нм.

Моторные белки

Ряд моторных белков содержится в цитоскелете. Как следует из их названия, эти белки активно перемещают волокна цитоскелета. В результате молекулы и органеллы транспортируются вокруг клетки. Моторные белки питаются от АТФ, который образуется посредством клеточное дыхания. Существует три типа моторных белков, участвующих в движении клеток:

Характеристики, функции, структура и компоненты цитоскелета

цитоскелет Это клеточная структура, состоящая из нитей. Он рассредоточен по цитоплазме, и его функция в основном заключается в поддержке, чтобы поддерживать архитектуру и клеточную форму. Конструктивно он состоит из трех типов волокон, классифицированных по размеру.

Это актиновые волокна, промежуточные нити и микротрубочки. Каждый из них предоставляет определенное свойство сети. Внутренняя часть ячейки - это среда, в которой происходит перемещение и перемещение материалов. Цитоскелет опосредует эти внутриклеточные движения.


Например, органеллы - такие как митохондрии или аппарат Гольджи - статичны в клеточной среде; они движутся, используя цитоскелет в качестве пути.

Хотя цитоскелет явно преобладает у эукариотических организмов, аналогичная структура была отмечена у прокариот.

  • 1 Общая характеристика
  • 2 функции
    • 2.1 Форма
    • 2.2 Движение и клеточные узлы
    • 3.1 Нити актина
    • 3.2 Промежуточные нити
    • 3.3 Микротрубочки
    • 4.1 В бактериях
    • 4.2 При раке

    Общие характеристики

    Цитоскелет представляет собой чрезвычайно динамичную структуру, которая представляет собой «молекулярные леса». Три типа нитей, которые составляют его, являются повторяющимися единицами, которые могут формировать очень различные структуры, в зависимости от способа, которым эти фундаментальные единицы объединены.

    Если мы хотим создать аналогию с человеческим скелетом, цитоскелет эквивалентен костной системе и, кроме того, мышечной системе..

    Однако они не идентичны кости, потому что компоненты могут быть собраны и дезинтегрированы, что позволяет изменять форму и придает клетке пластичность. Компоненты цитоскелета не растворимы в моющих средствах.

    функции

    форма

    Как следует из названия, «интуитивная» функция цитоскелета заключается в обеспечении стабильности и формы клетки. Когда нити объединяются в этой сложной сети, это дает клетке свойство сопротивляться деформации.

    Без этой структуры клетка не сможет поддерживать определенную форму. Тем не менее, это динамическая структура (в отличие от человеческого скелета), которая дает клеткам свойство изменять форму.

    Движение и клеточные развязки

    Многие клеточные компоненты связаны с этой сетью волокон, рассеянных в цитоплазме, способствуя их пространственному расположению.

    Ячейка не похожа на бульон с различными элементами, плавающими по течению; и при этом это не статическая сущность. Напротив, это организованная матрица с органеллами, расположенными в определенных зонах, и этот процесс происходит благодаря цитоскелету.

    Цитоскелет участвует в движении. Это происходит благодаря моторным белкам. Эти два элемента объединяют и допускают смещения внутри ячейки.

    Он также участвует в процессе фагоцитоза (процесс, в котором клетка захватывает частицу из внешней среды, которая может быть или не быть пищей).

    Цитоскелет позволяет физически и биохимически связать клетку с ее внешней средой. Эта роль соединителя позволяет формировать ткани и соединения клеток..

    Структура и компоненты

    Цитоскелет состоит из трех различных типов филаментов: актина, промежуточных филаментов и микротрубочек..

    В настоящее время предлагается новый кандидат в качестве четвертой цепи цитоскелета: септина. Далее подробно описывается каждая из этих частей:

    Актиновые филаменты

    Актиновые филаменты имеют диаметр 7 нм. Они также известны как микрофиламенты. Мономеры, из которых состоят нити, представляют собой частицы в форме шара.

    Хотя они являются линейными структурами, они не имеют форму стержня: они вращаются вокруг своей оси и напоминают пропеллер. Они связаны с рядом специфических белков, которые регулируют их поведение (организация, местоположение, длина). Существует более 150 белков, способных взаимодействовать с актином.

    Крайности могут быть дифференцированы; один называется плюсом (+), а другой минус (-). Из-за этих крайностей нить может расти или сокращаться. Полимеризация заметно быстрее, в крайнем случае; для того, чтобы произошла полимеризация, требуется АТФ.

    Актин также может быть мономером и быть свободным в цитозоле. Эти мономеры связаны с белками, которые препятствуют их полимеризации.

    Актиновые филаментные функции

    Актиновые филаменты играют роль, связанную с движением клеток. Они позволяют различным типам клеток, как одноклеточных, так и многоклеточных организмов (например, клетки иммунной системы), перемещаться в окружающей среде..

    Актин хорошо известен своей ролью в сокращении мышц. Вместе с миозином они сгруппированы в саркомеры. Обе структуры делают возможным это АТФ-зависимое движение.

    Промежуточные нити

    Приблизительный диаметр этих нитей составляет 10 мкм; отсюда и название «промежуточный». Его диаметр является промежуточным по отношению к двум другим компонентам цитоскелета.

    Каждая нить структурирована следующим образом: головка в форме шара на N-конце и хвост с аналогичной формой на конце углерода. Эти концы связаны друг с другом линейной структурой, образованной альфа-спиралями.

    Эти «веревки» имеют шаровые головки, которые имеют свойство наматываться на другие промежуточные нити, создавая более толстые переплетенные элементы..

    Промежуточные филаменты расположены по всей клеточной цитоплазме. Они распространяются на мембрану и часто прикрепляются к ней. Эти нити также находятся в ядре, образуя структуру, называемую «ядерный лист».

    Эта группа подразделяется на подгруппы промежуточных филаментов:

    Функция промежуточных нитей

    Это чрезвычайно прочные и стойкие элементы. Фактически, если мы сравним их с двумя другими нитями (актином и микротрубочками), промежуточные волокна приобретают стабильность.

    Благодаря этому свойству его основной функцией является механическая, противостоящая клеточным изменениям. Они встречаются в изобилии в типах клеток, которые подвергаются постоянному механическому стрессу; например, в нервных, эпителиальных и мышечных клетках.

    В отличие от двух других компонентов цитоскелета, промежуточные нити не могут быть собраны и расположены на их полярных концах.

    Они представляют собой жесткие конструкции (чтобы выполнять свою функцию: опора клетки и механическая реакция на напряжение), а сборка нитей является процессом, зависящим от фосфорилирования..

    Промежуточные филаменты образуют структуры, называемые десмосомами. Вместе с рядом белков (кадгеринов) эти комплексы создаются, которые образуют связи между клетками.

    микротрубочки

    Микротрубочки - это полые элементы. Они являются крупнейшими нитями, которые составляют цитоскелет. Диаметр микротрубочек во внутренней его части составляет около 25 нм. Длина довольно изменчива, в диапазоне от 200 нм до 25 мкм.

    Эти нити незаменимы во всех эукариотических клетках. Они возникают (или рождаются) из небольших структур, называемых центросомами, и оттуда простираются до краев клетки, в отличие от промежуточных нитей, которые распространяются по всей клеточной среде..

    Микротрубочки состоят из белков, называемых тубулинами. Тубулин представляет собой димер, образованный двумя субъединицами: α-тубулин и β-тубулин. Эти два мономера связаны нековалентными связями.

    Одной из ее наиболее важных характеристик является способность расти и укорачиваться, будучи достаточно динамичными структурами, как в актиновых филаментах..

    Два конца микротрубочек можно отличить друг от друга. Поэтому сказано, что в этих нитях есть «полярность». На каждом конце, называемом более положительным и менее или отрицательным, происходит процесс самосборки.

    Этот процесс сборки и деградации нити приводит к явлению "динамической нестабильности".

    Функция микротрубочек

    Микротрубочки могут образовывать очень разнообразные структуры. Они участвуют в процессах клеточного деления, образуя митотический веретен. Этот процесс помогает каждой дочерней клетке иметь одинаковое количество хромосом.

    Они также образуют кнутоподобные придатки, используемые для подвижности клеток, такие как реснички и жгутики.

    Микротрубочки служат в качестве путей или «дорог», по которым движутся различные белки, которые имеют транспортную функцию. Эти белки подразделяются на два семейства: кинезины и динеины. Они могут путешествовать на большие расстояния внутри клетки. Транспортировка на короткие расстояния обычно осуществляется на актине.

    Эти белки являются «пешеходами» дорог, образованных микротрубочками. Его движение напоминает довольно прогулку по микротрубочке.

    Транспортировка включает в себя перемещение различных типов элементов или продуктов, таких как везикулы. В нервных клетках этот процесс хорошо известен, потому что нейротрансмиттеры выделяются в пузырьки.

    Микротрубочки также участвуют в мобилизации органелл. В частности, аппарат Гольджи и эндосплазматический ретикулум зависят от этих нитей, чтобы занять их правильное положение. В отсутствие микротрубочек (в экспериментально мутированных клетках) эти органеллы заметно меняют свое положение.

    Другие последствия цитоскелета

    В бактериях

    В предыдущих разделах был описан цитоскелет эукариот. Прокариоты также имеют сходную структуру и имеют компоненты, аналогичные трем волокнам, которые составляют традиционный цитоскелет. К этим нитям мы добавляем одну из наших собственных принадлежностей к бактериям: группу MinD-ParA.

    Функции цитоскелета у бактерий очень похожи на функции, которые они выполняют у эукариот: поддержка, деление клеток, поддержание формы клеток, среди других.

    При раке

    Клинически компоненты цитоскелета связаны с раком. Поскольку они вмешиваются в процессы деления, они считаются «мишенями», чтобы иметь возможность понимать и атаковать неконтролируемое развитие клеток.

    Цитоскелет

    Цитоскелет — это клеточный каркас или скелет, находящийся в цитоплазме живой клетки. Он присутствует во всех клетках, как эукариот, так и прокариот. Это динамичная, изменяющаяся структура. Цитоскелет образован белками. В цитоскелете выделяют несколько основных систем, называемых либо по основным структурным элементам, заметным при электронно-микроскопических исследованиях (микрофиламенты, промежуточные филаменты (микрофибриллы), микротрубочки), либо по основным белкам, входящим в их состав (актин-миозиновая система, кератины, тубулин-динеиновая система). В его состав входят также микротрабекулы. Указанные компоненты цитоскелета являются немембранными органеллами; каждый из них образует в клетке трехмерную сеть с характерным распределением, которая взаимодействует с сетями из других компонентов. Они входят также в состав ряда других более сложно организованных органелл (ресничек, жгутиков, микроворсинок, клеточного центра) и клеточных соединений (десмосом (между клетками), полудесмосом (прикрепляют базальную часть мембраны эпителиальных клеток к базальной пластинке), опоясывающих десмосом). Основные функции цитоскелета:

    1. поддержание и адаптация формы клетки ко внешним воздействиям. Эта функция осуществляется микрофиламентами, которые сконцентрированы у внешней мембраны клетки, также способны образовывать выступы на поверхности клетки (псевдоподии и микроворсинки).

    Цитоплазма клетки, ее составные части и назначение

    Гиалоплазма (матрикс цитоплазмы) - прозрачный коллоидный раствор органических и неорганических
    соединений. Из неорганических соединений в гиалоплазме преобладает вода (от 50 до 90%),
    имеются катионы Са2+, К+, анионы угольной и фосфорной кислот, растворенный кислород,
    углекислый газ и другие газы. Органические соединения представлены белками, аминокислотами,
    липидами, углеводами, разными типами РНК, отдельными нуклеотидами. В цитоплазме различают основное вещество, органеллы и включения. Основное вещество цитоплазмы - гиалоплазмазаполняет пространство между плазмалеммой, ядерной оболочкой и другими внутриклеточными структурами. Основное вещество цитоплазмы образует истинную внутреннюю среду клетки, которая объединяет все внутриклеточные структуры и обеспечивает взаимодействие друг с другом. Выполнение матриксом объединяющей, а также каркасной функции может быть связана с помощью сверхмощного электронного микроскопа микротрабекулярной сети, образованной тонкими фибриллами. Также функционально цитоплазматический матрикс является местом осуществления внутриклеточного обмена. Через гиалоплазму осуществляется значительный объем внутриклеточных перемещений веществ и структур. Гиалоплазму следует рассматривать как сложную коллоидную систему, способную переходить из жидкого состояния в гелеобразное.

    Функции гиалоплазмы:
    1. Является внутренней средой, в которой происходят многие химические процессы энергетического
    и пластического обмена, и в частности:
    - процессы бескислородного энергетического обмена с образованием незначительного количества
    АТФ;
    - процессы синтеза белка на рибосомах с участием иРНК, тРНК.
    2. Объединяет все клеточные структуры и обеспечивает взаимодействие между ними.
    Для цитоплазмы живой клетки характерно постоянное движение ее коллоидных частиц и других
    компонентов (циклоз). Циклоз обеспечивает транспорт веществ и перемещение органелл
    (например, движение хлоропластов, пищеварительных вакуолей), оптимизацию процессов обмена
    веществ, удаление продуктов метаболизма из клетки.
    Органоиды - это постоянные специализированные компоненты цитоплазмы, имеющие
    определенное строение и выполняющие определенные функции в клетке.

    7. Органеллы общего назначения. Их структура и функции.

    Органеллы общего назначения делят на мембранные и немембранные. Мембранные в свою очередь делятся на одномембранные и двумембранные.
    К одномембраннымотносят:

    Эндоплазматический ретикулум (ЭПР). Представляет собой систему мембран, формирующих цистерны и каналы, соединенных друг с другом и ограничивающих единое внутреннее пространство - полости ЭПР. Различают два вида ЭПР: шероховатый, содержащий на своей поверхности рибосомы и гладкий, мембраны которого рибосом не несут.
    Функции: разделяет цитоплазму клетки на изолированные отсеки, обеспечивая, тем самым пространственное отграничение друг от друга множества параллельно идущих различных реакций. Осуществляет синтез и расщепление углеводов и липидов (гладкий ЭПР) и обеспечивает синтез белка (шероховатый ЭПР), накапливает в каналах и полостях, а затем транспортирует к органоидам клетки продукты биосинтеза.

    Аппарат Гольджи. Органоид, обычно расположенный около клеточного ядра (в животных клетках часто вблизи клеточного центра). Представляет собой стопку уплощенных цистерн с расширенными краями, состоит из 4-6 цистерн. Число стопок Гольджи в клетке колеблется от одной до нескольких сотен.
    Важнейшая функция комплекса Гольджи - выведение из клетки различных секретов (ферментов, гормонов), поэтому он хорошо развит в секреторных клетках. Здесь происходит синтез сложных углеводов из простых сахаров, созревание белков, образование лизосом.

    Лизосомы. Самые мелкие одномембранные органоиды клетки, представляющие собой пузырьки диаметром 0,2-0,8 мкм, содержащие до 60 гидролитических ферментов. Образование лизосом происходит в аппарате Гольджи,. Расщепление веществ с помощью ферментов называют лизисом, отсюда и название органоида.
    Различают: первичные вторичные лизосомы - лизосомы, образовавшиеся в результате слияния первичных лизосом с пиноцитозными или фагоцитозными вакуолями; в них происходит переваривание и лизис поступивших в клетку веществ (поэтому часто их называют пищеварительными вакуолями):
    Иногда с участием лизосом происходит саморазрушение клетки. Этот процесс называют автолизом.

    Вакуоли — крупные мембранные пузырьки или полости в цитоплазме, заполненные клеточным соком. Вакуоли образуются в клетках растений и грибов из пузыревидных расширений эндоплазматического ретикулума или из пузырьков комплекса Гольджи. вакуоли поглощают избыток воды и затем выводят ее наружу путем сокращений.

    К двумембранныморганоидам относятся:

    Пластиды - Пластиды- органеллы, характерные только для растительных клеток и встречающиеся во всех живых клетках зеленых растений. Внутренняя мембрана хлоропласта образует впячивания внутрь стромы —тилакоиды. Лейкопласты — мелкие бесцветные пластиды различной формы в основном встречаются в клетках органов, скрытых от солнечного света (корней, корневищ, клубней, семян). Они осуществляют вторичный синтез и накопление запасных питательных веществ

    Митохондрии - неотъемлемые компоненты всех эукариотических клеток. толщиной 0,5 мкм и длиной до 7—10 мкм. Митохондрии ограничены двумя мембранами — наружной и внутренней. Наружная мембрана отделяет ее от гиалоплазмы. Внутренняя мембрана образует множество впячиваний внутрь митохондрий — так называемых крист. На мембране крист или внутри нее располагаются ферменты, которые участвуют в кислородном дыхании Ограниченное ею внутреннее содержимое митохондрии <матрикс) по составу близко к цитоплазме. Матрикс содержит различные белки, в том числе ферменты, ДНК (кольцевая молекула), все типы РНК, аминокислоты, рибосомы, ряд витаминов. ДНК обеспечивает некоторую генетическую автономность митохондрий, хотя в целом их работа координируется ДНК ядра. Митохондрии являются энергетической станцией клетки.

    Немембранные органеллы:

    Клеточный центр. В клетках большинства животных, а также некоторых грибов, водорослей, мхов и папоротников имеются центриоли. Расположены они обычно в центре клетки, что и определило их название . Центриоли представляют собой полые цилиндры длиной не более 0,5 мкм. Они располагаются парами перпендикулярно одна к другой. Каждая центриоль построена из девяти триплетов микротрубочек Основная функция центриолей — организация микротрубочек веретена деления клетки.

    Рибосомы — это мельчайшие сферические гранулы, являющиеся местом синтеза белка из аминокислот. Они обнаружены в клетках всех организмов. 2 субъединицы - большая и малая, сформированные из
    молекул рибосомальной РНК и белков.

    Цитоскелет —Элементы цитоскелета, тесно связанные с наружной цитоплазматической мембраной и ядерной оболочкой, образуют сложные переплетения в цитоплазме. Цитоскелет образован микротрубочками и микрофиламентами, определяет форму клетки, участвует в ее движениях, в делении и перемещениях самой клетки, во внутриклеточном транспорте органоидов и отдельных соединений.

    8.Органеллы специального назначения. Их структура и функции.
    Органеллы специального назначения присутствуют в клетках, специализированных к выполнению определенной функции, но в незначительном количестве могут встречаться и в других типах клеток. К ним относят, например, микроворсинки всасывающей поверхности эпителиальной клетки кишечника, реснички эпителия трахеи и бронхов, синаптические пузырьки, транспортирующие переносчиков нервного возбуждения с одной нервной клетки на другую или клетку рабочего органа, миофибриллы, от которых зависит сокращение мышцы.

    Читайте также: