CITOSZKELETON: JELLEMZŐK, FUNKCIÓK ÉS SZERKEZET - BIOLÓGIA - 2026

A citoszkeleton egy szálakból álló sejtszerkezet. Az egész citoplazmában szétszórt és funkciója elsősorban támogató, a sejt felépítésének és alakjának fenntartása érdekében. Szerkezetileg három típusú szálakból áll, méretük szerint osztályozva.

Ezek aktinrostok, közbenső szálak és mikrotubulusok. Mindegyik egy adott tulajdonságot ad a hálózatnak. A cella belseje olyan környezet, amelyben az anyagok elmozdulnak és áthaladnak. A citoszkeleton közvetíti ezeket az intracelluláris mozgásokat.

Például az organellák - mint például a mitokondriumok vagy a Golgi készülék - statikusak a sejtkörnyezetben; ezek a citoszkeletont használják útként.

Bár a citoszkeleton egyértelműen dominál az eukarióta szervezetekben, hasonló szerkezetet jelentettek a prokariótákban.

Általános tulajdonságok

A citoszkeleton rendkívül dinamikus struktúra, amely egy "molekuláris állványt" képvisel. A szálak három típusa, amelyek ezt alkotják, olyan ismétlődő egységek, amelyek nagyon különböző szerkezeteket képezhetnek, attól függően, hogy ezek az alapvető egységek hogyan vannak kombinálva.

Ha analógiát akarunk létrehozni az emberi csontvázlal, akkor a citoszkeleton egyenértékű a csontrendszerrel és ezen felül az izomzattal.

Ezek azonban nem azonosak a csonttal, mivel az összetevők összeállíthatók és széteshetnek, lehetővé téve az alakváltozást és a sejt plaszticitását. A citoszkeleton komponensei nem oldódnak mosószerekben.

Jellemzők

Alak

Amint a neve is sugallja, a citoszkeleton "intuitív" funkciója a sejt stabilitásának és alakjának biztosítása. Ha a szálakat ebben a bonyolult hálózatban kombinálják, akkor ez a cellának megmutatja a deformációnak ellenálló tulajdonságát.

E szerkezet nélkül a cella nem képes megőrizni egy meghatározott formát. Ugyanakkor ez egy dinamikus szerkezet (az emberi csonttal ellentétben), amely a sejteknek megváltoztatja az alakját.

A sejt mozgása és a csomópontok

Számos sejtkomponens kapcsolódik a citoplazmában diszpergált rostok e hálózatához, hozzájárulva azok térbeli elrendezéséhez.

A cella nem úgy néz ki, mint egy leves, amelynek különféle elemei lebegnek; ez sem statikus entitás. Inkább egy szervezett mátrix, amely meghatározott területeken található organellákkal rendelkezik, és ez a folyamat a citoszkeletonnak köszönhetően zajlik le.

A citoszkeleton részt vesz a mozgásban. Ez a motoros fehérjéknek köszönhetően történik. Ez a két elem egyesíti és lehetővé teszi a cellán belüli mozgást.

Ezenkívül részt vesz a fagocitózis folyamatában (az a folyamat, amelyben a sejt elfog egy részecskét a külső környezetből, amely táplálék lehet vagy nem).

A citoszkeleton lehetővé teszi a sejt számára, hogy fizikailag és biokémiailag kapcsolódjon a külső környezetéhez. Ez a csatlakozó szerepe teszi lehetővé a szövetek és a sejtek képződését.

Felépítés és alkatrészek

A citoszkeleton három különféle szálból áll: aktin, közbenső filamentumok és mikrotubulusok.

Jelenleg új jelöltet javasolnak a citoszkelema negyedik szálának: a septinnek. E részek mindegyikét az alábbiakban részletezzük:

Aktin szálak

Az aktin szálak átmérője 7 nm. Mikroszálas néven is ismertek. A szálakat alkotó monomerek ballon alakú részecskék.

Bár lineáris szerkezetűek, nem "oszlop" alakúak: tengelyükön forognak és spirálhoz hasonlítanak. Ezek specifikus fehérjékhez kapcsolódnak, amelyek szabályozzák viselkedésüket (szervezetük, elhelyezkedésük, hosszuk). Több mint 150 olyan fehérje létezik, amelyek képesek kölcsönhatásba lépni az aktinnal.

A szélsőségek megkülönböztethetők; az egyik plusz (+), a másik mínusz (-). Ezeken a végeken az izzószál növekedhet vagy lerövidülhet. A polimerizáció észrevehetően gyorsabb a plusz végén; A polimerizáció előfordulásához ATP szükséges.

Az aktin monomer formájában is lehet, és szabad lehet a citoszolban. Ezek a monomerek olyan fehérjékhez kapcsolódnak, amelyek megakadályozzák polimerizációjukat.

Az aktin szálak funkciói

Az aktin szálak szerepet játszanak a sejtek mozgásában. Lehetővé teszik a különböző sejttípusok, mind az egysejtű, mind a többsejtű organizmusok (példa erre az immunrendszer sejtjei) mozgását környezetükben.

Az aktin jól ismert az izmok összehúzódásában játszott szerepéről. A miozinnal együtt szaromorerekben csoportosulnak. Mindkét struktúra lehetővé teszi az ilyen ATP-függő mozgást.

Köztes szálak

Ezeknek a szálaknak a hozzávetőleges átmérője 10 µm; tehát a "közbenső" név. Átmérője a citoszkeleton másik két alkotóeleméhez képest köztes.

Az egyes szálak a következők szerint vannak felépítve: ballon alakú fej az N végén és hasonló alakú farok a szén végén. Ezeket a végeket alfa-heliklikákból álló lineáris struktúra köti össze.

Ezeknek a "húroknak" gömbölyű feje van, amelynek tulajdonsága, hogy feltekercseljen más közbenső szálakkal, és vastagabb átlapolt elemeket képezzen.

A közbenső szálak a sejt citoplazmájában helyezkednek el. Ezek kiterjednek a membránra és gyakran hozzá vannak erősítve. Ezek a szálak a magban is megtalálhatók, és egy "nukleáris rétegnek" nevezett struktúrát képeznek.

Ez a csoport a közbenső szálak alcsoportjaiba sorolható:

- Keratin szálak.

- Vimentin szálak.

- Neuroflamentumok.

- Nukleáris lapok.

A közbenső szálak szerepe

Rendkívül erős és ellenálló elemek. Valójában, ha összehasonlítjuk őket a másik két filamentummal (aktin és mikrotubulumok), akkor a közbenső filamentumok stabilitást kapnak.

Ennek a tulajdonságnak köszönhetően fő funkciója mechanikus, ellenálló sejtváltozások. Bőségesen megtalálhatók olyan sejttípusokban, amelyek állandó mechanikai terhelést tapasztalnak; például az ideg-, hám- és izomsejtekben.

A citoszkeleton két másik alkotóelemétől eltérően a közbenső szálak nem képesek összeilleszkedni és szétválni a poláris végükön.

Ezek merev szerkezetek (annak érdekében, hogy teljesítsék funkciójukat: sejttámasz és mechanikus reakció a stresszre), és a szálak összeszerelése a foszforilációtól függő folyamat.

A köztes szálak desmoszómáknak nevezett struktúrákat alkotnak. A fehérjék sorozatával (kadherinek) ezek a komplexek jönnek létre, amelyek képezik a sejtek közötti csomópontokat.

A mikrotubulusok

A mikrotubulusok üreges elemek. Ezek a legnagyobb szálak, amelyek alkotják a citoszkeletont. A mikrotubulusok belső átmérője körülbelül 25 nm. A hossza meglehetősen változó, 200 nm és 25 μm közötti tartományban.

Ezek a szálak nélkülözhetetlenek minden eukarióta sejtben. Kialakulnak (vagy születnek) kicsi struktúrákból, úgynevezett centroszómáknak, és onnan a sejt széléig terjednek, ellentétben a közbenső filamentumokkal, amelyek az egész sejt környezetében kiterjednek.

A mikrotubulusok tubulinoknak nevezett proteinekből állnak. A tubulin egy dimer, amely két alegységből áll: α-tubulin és β-tubulin. Ezt a két monomert nem kovalens kötések kötik össze.

Ennek egyik legfontosabb tulajdonsága a növekedés és rövidítés képessége, amely meglehetősen dinamikus szerkezetű, mint az aktinszálak esetében.

A mikrotubulusok két vége megkülönböztethető egymástól. Ezért azt mondják, hogy ezekben a szálakban "polaritás" van. Mindegyik szélsőségnél - plusz p pozitív és mínusz vagy negatív - hívják fel az öngyulladás folyamatát.

Az izzószál összeszerelésének és lebomlásának ez a folyamata a "dinamikus instabilitás" jelenségét eredményezi.

Mikrotubulus funkció

A mikrotubulusok nagyon változatos struktúrákat képezhetnek. Részt vesznek a sejtosztódás folyamatában, és a mitotikus orsót képezik. Ez a folyamat segíti az egyes lánysejteket azonos számú kromoszómában.

Emellett képezik a sejtmobilitáshoz használt ostor-szerű függelékeket is, mint például a ciliák és a flagella.

A mikrotubulusok útvonalakként vagy "autópályákként" szolgálnak, amelyeken a transzportfunkcióval rendelkező különböző fehérjék mozognak. Ezeket a fehérjéket két családba sorolják: kinineinek és dyneinek. Nagy távolságot tudnak megtenni a cellán belül. A rövid távolságú szállítást általában aktinnal végezzük.

Ezek a fehérjék a mikrotubulus utak "gyalogosai". Mozgása nagyon hasonlít a mikrotubuluson való sétára.

A szállítás különféle elemek vagy termékek, például vezikulumok mozgását foglalja magában. Az idegsejtekben ez a folyamat jól ismert, mivel a neurotranszmitterek a vezikulákban szabadulnak fel.

A mikrotubulusok szintén részt vesznek az organellek mobilizálásában. Különösen a Golgi-készülék és az endosplazmás retikulum függ ezen szálaktól, hogy megfelelő helyzetbe kerüljenek. Mikrotubulumok hiányában (kísérletileg mutált sejtekben) ezek az organellák jelentősen megváltoztatják helyzetét.

A citoszkeleton további következményei

Baktériumokban

Az előző szakaszokban az eukarióták citoszkeletonját ismertették. A prokarióták hasonló szerkezetűek, és a hagyományos citoszkeleton alkotó három szálhoz hasonló komponensekkel rendelkeznek. Ezekhez a szálakhoz hozzáadódik a baktériumokhoz tartozó egyik: a MinD-ParA csoport.

A citoszkeleton funkciói a baktériumokban meglehetősen hasonlóak az eukariótákban betöltött funkcióikhoz: többek között a támogatás, a sejtosztódás, a sejtforma fenntartása.

Rákban

A citoszkeleton alkotóelemei klinikailag összefüggésben állnak a rákkal. Mivel beavatkoznak az osztódási folyamatokba, „célpontnak” tekintik őket, hogy megértsék és megtámadják a sejtek ellenőrizetlen fejlődését.

Irodalom

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… és Walter, P. (2013). Alapvető sejtbiológia. Garland Science.
2. Fletcher, DA és Mullins, RD (2010). Sejtmechanika és a citoszkeleton. Nature, 463 (7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). A citoszkeleton és a rák. Cancer and Metastasis Reviews, 28 (1–2), 5–14.
4. Moseley, JB (2013). Az eukarióta citoszkeleton kibővített képe. A sejt molekuláris biológiája, 24 (11), 1615–1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokémia. Az orvostudomány és az élettudomány alapjai. Megfordítottam.
6. Shih, YL és Rothfield, L. (2006). A bakteriális citoszkeleton. Mikrobiológiai és molekuláris biológiai áttekintés, 70 (3), 729–754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Emberi fiziológia, integrált megközelítés. Pánamerikai Orvosi. 4. kiadás. Bs As.
8. Svitkina T. (2009). A citoszkeleton komponensek képalkotó vizsgálata elektronmikroszkóppal. A Cytoskeleton Methods and Protocols-ban (187–06. Oldal). Humana Press.