Микротрубочки и микрофиламенты строение и функции

Содержание
  1. Строение и функции цитоплазмы. Ключевые органеллы цитоплазмы
  2. Строение
  3. Функции
  4. Движение цитоплазмы
  5. Сводная таблица строения и функций цитоплазмы
  6. Строение и функции микрофиламентов: белок актин входит в состав
  7. Микрофиламенты
  8. Функции микрофиламентов:
  9. Актиновые микрофиламенты — структура, функции
  10. Микрофиламенты, их состав и функции
  11. Основной белок- актин
  12. Микрофиламенты
  13. Микротрубочки
  14. Динамическая нестабильность
  15. Функция
  16. Растительные микротрубочки
  17. Организация и динамика
  18. Белки, ассоциированные с микротрубочками
  19. Кортикальные микротрубочки
  20. Разница между микротрубочками и микрофиламентами
  21. Что такое микротрубочки
  22. Структура микротрубочек
  23. Внутриклеточная организация микротрубочек
  24. Функция микротрубочек
  25. Ассоциированные белки с микротрубочками
  26. Что такое микрофиламенты
  27. Структура микрофиламентов
  28. Организация Микрофиламентов
  29. Функция микрофиламентов
  30. Ассоциированные белки с микрофиламентами
  31. Состав
  32. Диаметр
  33. Прочность
  34. функция
  35. Ассоциированные белки
  36. Заключение

Строение и функции цитоплазмы. Ключевые органеллы цитоплазмы

Микротрубочки и микрофиламенты строение и функции

Цитоплазму называют внутренней средой организма, потому что она постоянно перемещается и приводит в движение все клеточные компоненты. В цитоплазме постоянно идут обменные процессы, содержатся все органические и не органические вещества.

Строение

Цитоплазма состоит из постоянной жидкой части – гиалоплазмы и элементов, которые меняются – органелл и включений.

Органеллы цитоплазмы делятся на мембранные и немембранные, последние в свою очередь могут быть двухмембранные и одномембранные.

  1. Немембранные органеллы: рибосомы, вакуоли, центросома, жгутики.
  2. Двухмембранные органеллы: митохондрии, пластиды, ядро.
  3. Одномембранные органеллы: аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли эндоплазматический ретикулум.

Также к компонентам цитоплазмы относятся клеточные включения, представлены в виде липидных капель или гранул гликогена.

Основные признаки цитоплазмы:

  • Бесцветная;
  • эластичная;
  • слизисто-вязкая;
  • структурированная;
  • подвижная.

Жидкая часть цитоплазмы по своему химическому составу отличается в клетках разной специализации. Основное вещество – вода от 70% до 90%, также в состав входят протеины, углеводы, фосфолипиды, микроэлементы, соли.

Кислотно-щелочное равновесие поддерживается на уровне 7,1–8,5pH (слабощелочное).

Цитоплазма, при изучении на большом увеличении микроскопа, не является однородной средой. Различают две части – одна находится на периферии в области плазмолеммы (эктоплазма), другая – возле ядра (эндоплазма).

Эктоплазма служит связующим звеном с окружающей средой, межклеточной жидкостью и соседними клетками. Эндоплазма – это место расположения всех органелл.

В структуре цитоплазмы выделяют особые элементы – микротрубочки и микрофиламенты.

Микротрубочки – немембранные органоиды, необходимые для перемещения органелл внутри клетки и образования цитоскелета.

Глобулярный белок тубулин – основное строительное вещество для микротрубочек. Одна молекула тубулина в диаметре не превышает 5нм.

При этом молекулы способны объединятся друг с другом, вместе образуя цепочку. 13 таких цепочек формируют микротрубочку диаметром 25нм.

Молекулы тубулина находятся в постоянном движении для формирования микротрубочек, если на клетку воздействуют неблагоприятные факторы, процесс нарушается. Микротрубочки укорачиваются или вовсе денатурируются. Эти элементы цитоплазмы очень важны в жизни растительных и бактериальных клеток, так как принимают участие в строении их оболочек.

Микротрубочки и микрофиламенты

Микрофиламенты – это субмикроскопические немембранные органеллы, которые образуют цитоскелет. Также входят в состав сократительного аппарата клетки.

Микрофиламенты состоят из двух видов белка – актина и миозина. Актиновые волокна тонкие до 5нм в диаметре, а миозиновые толстые – до 25нм. Микрофиламенты в основном сосредоточены в эктоплазме.

Существуют также специфические филаменты, которые характерны для конкретного вида клеток.

Микротрубочки и микрофиламенты вместе образуют цитоскелет клетки, который обеспечивает взаимосвязь всех органелл и внутриклеточный метаболизм.

В цитоплазме также выделяют высокомолекулярные биополимеры. Они объединяются в мембранные комплексы, которые пронизывают все внутреннее пространство клетки, предопределяют месторасположение органелл, отграничивают цитоплазму от клеточной стенки.

Особенности строения цитоплазмы заключаются в способности изменять свою внутреннюю среду. Она может пребывать в двух состояниях: полужидком (золь) и вязком (гель). Так, в зависимости от влияния внешних факторов (температура, радиация, химические растворы), цитоплазма переходит из одного состояния в другое.

Функции

  • Наполняет внутриклеточное пространство;
  • связывает между собой все структурные элементы клетки;
  • транспортирует синтезированные вещества между органоидами и за пределы клетки;
  • устанавливает месторасположение органелл;
  • является средой для физико-химических реакций;
  • отвечает за клеточный тургор, постоянство внутренней среды клетки.

Функции цитоплазмы в клетке зависят также от вида самой клетки: растительная она, животная, эукариотическая или прокариотическая. Но во всех живых клетках в цитоплазме происходит важное физиологическое явление – гликолиз. Процесс окисления глюкозы, который осуществляется в аэробных условиях и заканчивается высвобождением энергии.

Движение цитоплазмы

Цитоплазма находится в постоянном движении, эта характеристика имеет огромное значение в жизни клетки. Благодаря движению возможны метаболические процессы внутри клетки и распределение синтезированных элементов между органеллами.

Биологи наблюдали движение цитоплазмы в больших клетках, при этом следя за перемещением вакуоль. За движение цитоплазмы отвечают микрофиламенты и микротрубочки, которые приводятся в действие при наличии молекул АТФ.

Движение цитоплазмы показывает, насколько активны клетки и способны к выживанию. Этот процесс зависим от внешних воздействий, поэтому малейшие изменения окружающих факторов приостанавливают или ускоряют его.

Роль цитоплазмы в биосинтезе белка. Биосинтез белка осуществляется при участии рибосом, они же непосредственно находятся в цитоплазме или на гранулярной ЭПС. Также через ядерные поры в цитоплазму поступает иРНК, которая несет информацию, скопированную с ДНК. В экзоплазме содержатся необходимые аминокислоты для синтеза белка и ферменты, катализирующие эти реакции.

Сводная таблица строения и функций цитоплазмы

Структурные элементыСтроениеФункции
ЭктоплазмаПлотный слой цитоплазмыОбеспечивает связь с внешней средой
ЭндоплазмаБолее жидкий слой цитоплазмыМесто расположения органоидов клетки
МикротрубочкиПостроены из глобулярного белка – тубулина с диаметром 5нм, который способен полимеризироватьсяОтвечают за внутриклеточный транспорт
МикрофиламентыСостоят из актиновых и миозиновых волоконОбразуют цитоскелет, поддерживают связь между всеми органеллами

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (13 4,54 из 5)
Загрузка…

Источник: https://animals-world.ru/citoplazma-stroenie-i-funkcii/

Строение и функции микрофиламентов: белок актин входит в состав

Микротрубочки и микрофиламенты строение и функции

Реснички и жгутики — органеллы специалъного значения, учасйвующие в процессах движения, — представляют собой выросты цитоплазмы, основу которых составляет картс из микротрубочек, называемй осевой нитью, или аксонемой (от греч. axis — ось и nema — нить).

Длина ресничек равна 2-10 мкм, а их количество на поверхности одной реснитчатой клетки может достигать нескольких сотен. В единственном типе клеток человека, имеюпщх жгутик – спермиях – содержится только по одному жгутику длиноп 50-70 мкм.

Аксонема образована 9 периферическими парами микротрубочек одной центрально расположенной парой; такое строение описьшается формулой (9 х 2) + 2 (рис. 3-16).

Внутри каждой периферической пары за счет частичного слияния микротрубочек одна из них (А) полная, вторая (В) – неполная (2-3 димера обшие с микротрубочкой А).

Центральная пара микротрубочек окружена центральной оболоч-кой, от которой к периферическим дублетам расходятся радиальные сггицы- Периферические дублеты связаны друг с другом мостиками нексина, а от микротрубочки А к микротрубочке В соседнего дублета отходят «ручки» из белка динеина (см. рис. 3-16), который обладает активностью АТФазы.

Биение реснички и жгутика обусловлено скольжением соседних дублетов в аксонеме, которое опосредуется движением динеиновых ручек. Мутации, вызывающие изменения белков, входящих в состав ресничек и жгутиков, приводят к различным нарушениям функции соответствуюших клеток.

При синдроме Картагенера (синдроме неподвижных ресничек), обычно обусловленном отсутствием динеиновых ручек; больные страдают хроническими заболеваниями дыхательной системы (связанными с нарушением функции очищения поверхности респираторного эпителия) и бесплодием (вследствие неподвижности спермиев).

Базальное тельце, по своему строению сходное с центриолью, лежит в основании каждой реснички или жгутика.

На уровне апикального конца тельца микротрубочка С триплета заканчивается, а микротрубочки А и В продолжаются в соответствующие микротрубочки аксонемы реснички или жгутика.

При развитии ресничек или жгутика базальное тельце играет роль матрицы, на которой поисходит сборка компонентов аксонемы.

Микрофиламенты

Микрофиламенты — тонкие белковые нити диаметром 5-7 нм, лежащие в цитоплазме поодиночке, в виде септей или пучками. В скелетной мышце тонкие микрофиламенты образуют упорядоченные пучки, Взаимодействуя с более толстыми миозиновыми филаментами.

Кортикольноя (терминальная) сеть — зона сгущения микрофиламентов под плазмолеммой, характерная для болышнства клеток.

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 деформацш клетки при механических воздействиях и обеспечивает плавные изменения ее формы путем перестройки, которая облегчается актин-ростворяющими (преобразующими) ферментами.

Прикрепление микрофиламентов к плазмолемме осуществляется благодаря их связи с ее интегральными («якорными») белками интегринами) — непосредственно или через ряд промежуточных белков талин, винкулин и α-актинин (см. рис. 10-9).

Помимо этого, актиновые микрофиламенты прикрепляются к трансмембранным белкам в особых участках плазмолеммы, называемых адгезионными соединениями или, фокальными контактами, которые связывают клетки друг с другом или клетки с компонентами межклеточного вещества.

Актин — основной белок микроиламентов — встречается в мономерной форме (G-, или глобулярный актин), которая способна в присутствии цАМФ и Са2+ полимеризоваться в длишые цепи (F-, или фибриллярный актин). Обычно молекула актина имеет вид двух спирально скрученных нитей (см. рис. 10-9 и 13-5).

В микрофиламентах актин взаимодействует с рядом актин-связывающих белков (до нескольких десятков видов), выполняющих различные функции.

Некоторые из них регулируют степень полимеризации актина, другие (например, филамин в кортикальной сети или фимбрин и виллин в микроворсинке) способствуют связьшанию отдельных микрофиламентов в системы.

В немышечных клетках на актин приходится примерно 5-10% содержания белка, лишь около половины его организовано в филаменты. Микрофиламенты более устойчивы к физическим и химическим воздействиям, чем микротрубочки.

Функции микрофиламентов:

(1) обеспечение сократимости мышечных клеток (при взаимодействиис миозином);

(2) обеспечение функций, связанных с кортикальным слоем цитоплазмы и плазмолеммой (экзо- и эндоцитоз, образование псевдоподий и миграция клетки);

(3) перемещение внутри цитоплазмы органелл, транспортных пузырьков и других структур благодаря взаимодействию с некоторьай белками (минимиозином), связанными с поверхностью этих структур;

(4) обеспечение определенной жесткости клетки за счет наличия кортикальной сети, которая препятствует действию деформаций, но сама, перестраиваясь, способствует изменениям клеточной формы;

(5) формирование сократимой перетяжки при цитотомии, завершающей клеточное деление;

(6) образование основы («каркаса») некоторых органелл (микроворсинок, стереоцилий);

(7) участие в организации структуры межклеточных соединений (опоясывающих десмосом).

Микроворсинки – пальцевидные выросты цитоплазмы клетки диаметром 0.1 мкм и длиной 1 мкм, основу которых образуют актиновые микрофиламенты.

Микроворсинки обеспечивают многократное увеличение площади поверхности клетки, на которой происходит расщепление и всасывание веществ.

На апикальной поверхности некоторых клеток, активно участвуюхщх в указанных процессах (в эпителии тонкой кишки и почечных канальцев) имеется до нескольких тысяч микроворсинок, образующих в совокупности щеточную каемку.

Рис. 3-17. Схема ультраструктурной организации микроворсинки.

АМФ – актиновые микрофиламенты, АВ – аморфное вещество (апикальной части микроворсинки), Ф, В – фимбрин и виллин (белки, образующие поперечные сшивки в пучке АМФ), мм – молекулы минимиозина (прикрепляющие пучок АМФ к плазмолемме микроворсинки), ТС – терминальная сеть АМФ, С – спектриновые мостики (прикрепляют ТС к плазмолемме), МФ – миозиновые филаменты, ПФ – промежуточные филаменты, ГК – гликокаликс.

Каркас каждой микроворсинки образован пучком, содержащим около 40 микрофиламентов, лежащих вдоль ее длинной оси (рис. 3-17). В апикалъной части микроворсинки этот пучок закреплен в аморфном веществе.

Его жесткость обусловлена поперечными сшивками из белков фимбрина и виллина, изнутри пучок прикрешюн к плазмолемме микроворсинки особыми белковыми мостиками (молекулами минимиозина. У основания микроворсинки микрофиламенты пучка вплетаются в терминальную сеть, среди элементов которой имеются миозиновые филаменты.

Взаимодействие актиновых и миозиновых филаментов терминальной сети, вероятно, обусловливает тонус и конфигурацию микроворсинки.

Стереоцилии – видоизмененные длинные (в некоторых клетках – ветвяшиеся) микроворсинки – выявляются значительно реже, чем микроворсинки и, подобно последним, содержат пучок микрофиламентов.

Актиновые микрофиламенты — структура, функции

Актиновые микрофиламенты представляют собой полимерные нитевидные образования диаметром 6—7 нм, состоящие из белка актина.

Эти структуры обладают высокой динамичностью: на конце микрофиламента, обращенном к плазматической мембране (плюс-конец), идет полимеризация актина из его мономеров в цитоплазме, тогда как на противоположном (минус-конец) происходит деполимеризация.

Микрофиламенты, таким образом, обладают структурной полярностью: рост нити идет с плюс-конца, укорочение — с минус-конца.

Организация и функционирование актинового цитоскелета обеспечиваются целым рядом актинсвязывающих белков, которые регулируют процессы полимеризации —деполимеризации микрофиламентов, связывают их друг с другом и придают контрактильные свойства.

Среди таких белков особое значение имеют миозины.

Взаимодействие одного из их семейства — миозина II с актином лежит в основе мышечного сокращения, а в немышечных клетках придает актиновым микрофиламентам контрактильные свойства — способность к механическому напряжению. Эта способность играет исключительно важную роль во всех адгезионных взаимодействиях.

Формирование новых актиновых микрофиламентов в клетке происходит путем их ответвления от предшествующих нитей.

Чтобы новый микрофиламент смог образоваться, необходима своеобразная «затравка». В ее формировании ключевую роль играет белковый комплекс Аф 2/3, включающий два белка, весьма сходных с актиновыми мономерами.

Будучи активированным, комплекс Аф 2/3 прикрепляется к боковой стороне предсуществующего актинового микрофиламента и изменяет свою конфигурацию, приобретая способность присоединить к себе еще один мономер актина.

Так возникает «затравка», инициирующая быстрый рост нового микрофиламента, отходящего в виде ответвления от боковой стороны старой нити под углом около 70°, тем самым в клетке формируется разветвленная сеть новых микрофиламентов.

Рост отдельных нитей вскоре заканчивается, нить разбирается на отдельные АДФ-содержащие мономеры актина, которые после замены в них АДФ на АТФ вновь вступают в реакцию полимеризации.

Актиновый цитоскелет играет ключевую роль в прикреплении клеток к внеклеточному матриксу и друг к другу, в формировании псевдоподий, с помощью которых клетки могут распластываться и направленно перемещаться.

Микрофиламенты (тонкие филаменты) — компонент цитоскелета эукариотических клеток. Они тоньше микротрубочек и по строению представляют собой тонкие белковые нити диаметром около 6 нм.

Основным белком, входящим в их состав, является актин. Также в клетках может встречаться миозин. В связке актин и миозин обеспечивают движение, хотя в клетке это может делать и один актин (например, в микроворсинках).

Каждый микрофиламент представляет собой две перекрученные цепочки, каждая из которых состоит из молекул актина и других белков в меньших количествах.

В некоторых клетках микрофиламенты образуют пучки под цитоплазматической мембраной, разделяют подвижную и неподвижную часть цитоплазмы, участвуют в эндо- и экзоцитозе.

Также функциями являются обеспечение движения всей клетки, ее компонентов и др.

Промежуточные филаменты (встречаются не во всех клетках эукариот, их нет у ряда групп животных и всех растений) отличаются от микрофиламентов большей толщиной, которая составляет около 10 нм.

Микрофиламенты, их состав и функции

Они могут строиться и разрушаться с любого конца, в то время как тонкие филаменты полярны, их сборка идет с «плюс»-конца, а разборка — с «минус» (также как у микротрубочек).

Существуют различные типы промежуточных филаментов (отличаются по белковому составу), один из которых содержится в клеточном ядре.

Белковые нити, формирующие промежуточный филамент, антипараллельны.

Этим объясняется отсутствие полярности. На концах филамента находятся глобулярные белки.

Образуют своеобразное сплетение около ядра и расходятся к периферии клетки. Обеспечивают клетке возможность противостоять механическим нагрузкам.

Основной белок- актин

Актиновые микрофиламенты.

Микрофиламенты в общем.

Встречаются во всех клетках эукариот.

Микрофиламенты образуют пучки в цитоплазме подвижных клеток животных и образую кортикальный слой (под плазматической мембраной).

Основной белок- актин.

  • Неоднородный белок
  • Встречается в разных изоформах, кодируется разными генами

У млекопитающих 6 актинов: один в скелетных мышцах, один –в сердечной, два типа в гладких, два немышечных (цитоплазматических) актина=универсальный компонент любых клеток млекопитающих.

Все изоформы близки по аминокислотным последовательностям, вариантны лишь концевые участки.(они определяют скорость полимеризации, НЕ влияют на сокращение)

Свойства актина:

  • М=42 тыс;
  • в мономерной форме имеет вид глобулы , содержащей молекулу АТФ (G-актин);
  • полимеризация актина => тонкая фибрилла (F-актин, представляет пологую спиральную ленту);
  • актиновые МФ полярны по своим свойствам;
  • при достаточной концентрации G-актин начинает самопроизвольно полимеризоваться;
  • очень динамические структуры, которые легко разбираются и собираются.

При полимеризации (+) конец нити микрофиламента быстро связывается с G-актином => растет быстрее

(–) конца.

Малая концентрация G-актина=> F-актин начинает разбираться.

Критическая концентрация G-актина=>динамическое равновесие ( микрофиламент имеет постоянную длину)

На растущий конец прикрпеляются мономеры с АТФ, в процессе полимеризации происходит гидролиз АТФ, мономеры стаются связанными с АДФ.

Молекулы актина+атф прочнее взаимодействуют друг с другом , чем мономеры, связанные с АДФ.

Стабильность фибриллярной системы поддерживается:

  • белком тропомиозином (придает жесткость);
  • филамином и альфа-актинином.

Микрофиламенты

Образуют поперечные скрепки между нитями f-актина=>сложная трехмерная сеть(придает гелеобразное состояние цитоплазме);

  • Белки, прикрепляющиеся к концам фибрилл, предотвращающие разборку ;
  • Фимбрин ( связывают филаменты в пучки);
  • Комплекс с миозинами= акто-миозиновый комплекс, способный к сокращению при расщеплении АТФ.

Функции микрофиламентов в немышечных клетках:

Быть частью сократительного аппарата;

2. Участвовать в формировании скелетных структур, способных к движению.

Источник: https://ekoshka.ru/stroenie-i-funkcii-mikrofilamentov/

Микротрубочки

Микротрубочки и микрофиламенты строение и функции

Микротрубочки — белковые внутриклеточные структуры, входящие в состав цитоскелета эукариот.

Микротрубочки является цилиндрами диаметром 25 нм с полостью внутри. Их длина может быть от нескольких микрометров до, вероятно, нескольких миллиметров (в аксонам нервных клеток). Их стенка образована димерами тубулина.

Микротрубочки, подобно актиновых микрофиламентов, полярные: на одном конце происходит самосборки микротрубочки, на другом — разборки.

В клетках микротрубочки играют роль структурных компонентов и участвуют во многих клеточных процессах, включая митоз, цитокинез и везикулярный транспорт.

Динамическая нестабильность

Микротрубочки являются динамическими структурами и в клетке постоянно полимеризуются и деполимеризуются. Центросома, локализованная вблизи ядра, выступает как центр организации микротрубочек: они растут от нее к периферии клетки.

В то же время микротрубочки могут внезапно прекратить свой рост, в этом случае они обычно быстро сокращаются назад по направлению к центросомы до полного растворения, а затем вырастают снова.

Минус-конец микротрубочки обычно закреплен в Центросома.

Динамическая нестабильность микротрубочек играет важную физиологическую роль. Например, при делении клетки микротрубочки растут очень быстро и способствуют правильной ориентации хромосом и образованию веретена деления.

Функция

Микротрубочки в клетке используются как каналы для транспортировки «грузов». Транспортировка по микротрубочках осуществляют белки, называемые моторными.

Это высокомолекулярные соединения, состоящие из двух тяжелых (массой около 300 кДа) и нескольких легких цепей. В тяжелых цепях выделяют главный и хвостовой домены.

Два главных домены связываются с микротрубочками и есть собственно двигателями, а хвостовые — связываются с органеллами и другими внутриклеточными образованиями, подлежащих транспортировке.

Выделяют два вида моторных белков, способных двигаться вдоль микротрубочек:

  • цитоплазматические динеин перемещают «груз» только от плюс-конца до минус-конца микротрубочки, то есть из периферийных областей клетки к центросомы;
  • кинезин, перемещаются к плюс-конца, то есть до клеточной периферии.

Перемещение осуществляется за счет энергии АТФ. Главные домены моторных белков для этого содержат АТФ-связывающие участки. Кроме транспортной функции, микротрубочки формируют центральную структуру ресничек и жгутиков эукариот — аксонему. Типичная аксонема содержит 9 пар объединенных микротрубочек и две полные микротрубочки.

Растительные микротрубочки

Микротрубочки растений является высокодинамичный составляющими цитоскелета, которые вовлечены в важных клеточных процессов, в частности, сегрегации хромосом, формирование фрагмопласту, микрокомпартментализации, внутриклеточного транспорта, а также к поддержанию постоянной формы и полярности клетки. Мобильность микротрубочек обеспечивается динамической нестабильностью, передвижением полимеров моторными белками, тредмилингом и гибридным механизмом тредмилингу с динамической нестабильностью плюс-конца и медленной деполимеризацию минус-конца.

Организация и динамика

Микротрубочки является чрезмерно чувствительными к биотических и абиотических факторов окружающей среды (холода, освещение, засухи, засоления, воздействия гербицидов и пестицидов, затопления, сжатия, воздействия электрического поля, давления и силы тяжести), а также фитогормонов, антимитотических препаратов и ряда других биологически активных соединений. Микротрубочки является полыми полярными цилиндрическими филаментами диаметром более 24 нм, что собираются с гетеродимера α- и β-тубулинов, которые в положении «голова-к-хвосту» формируют 13 протофиламентив.

Существенное ограничение иммуногистохимических исследований заключается в невозможности прижизненной визуализации динамики микротрубочек эукариотических и прокариотических клеток в режиме реального времени.

Это ограничение было преодолено благодаря применению конфокальной микроскопии с зеленым флуоресцентным белком GFP, изолированным с медузы Aequorea victoria L ..

репортерного конструкция GFP-MBD для гетерологическая трансформации даже при низком уровне транзиентной экспрессии in vivo и in vitro позволяет визуализировать динамическую нестабильность микротрубочек в разных типах клеток корня.

В клетках высших растений присутствуют четыре типа построений микротрубочек:

  • сетка кортикальных и Эндоплазматическая микротрубочек,
  • препрофазна лента,
  • веретено деления,
  • фрагмопласт.

Белки, ассоциированные с микротрубочками

Все компоненты цитоскелета и другие органеллы связаны между собой рядом специфических белков, ассоциированных с микротрубочкмы (БАМ).

В животных клетках наиболее исследованными БАМ является tau и БАМ2, которые стабилизируют микротрубочки и присоединяют их к другим клеточных структур, а также транспортные белки динеин и кинезин.

Функционирование различных групп растительных микротрубочек зависит от наличия изоформ БАМ из семьи БАМ 65 и регуляторных киназ и фосфатаз.

В частности, висококонсервативний животный гомолог семьи БАМ 65 является существенным для получения микротрубочками определенных конфигураций в течение развития растения. Ориентация и организация различных популяций и типов построений микротрубочек является ткане- и органо.

Построение корня ризушкы Таля Arabidopsis thaliana L. типична для двудольных растений. Ближайшим к поверхности корня является эпидермальный слой, клетки которого в зрелой зоне в зависимости от способности инициировать развитие корневых волосков является трихобластамы или атрихобластамы.

Глубже расположены накопительный безхлоропластний кортикальный слой с многочисленными межклетниками и плазмодесмам и слой эндодермальных клеток с поясками Каспари на антиклинальных поверхностях.

Центральный цилиндр корня формируют паренхимной клетки перицикла, которые способны к быстрым разделов, и элементы ксилемы и флоэмы. Присутствует и функциональное разграничение корневых зон: зоны разделения, элонгации, созревания, а также переходная зона на границе зон инициации и элонгации.

С перицикла формируются боковые корни, а с трихобластив эпидермального слоя — корневые волоски. Кончик корня покрыт корневым чехликом со специфической морфологии клеток Колумеллы.

Кортикальные микротрубочки

Ацентросомальни кортикальные микротрубочки (КМТ) важны для морфогенеза растений, регуляции клеточного деления и элонгации. Высокодинамичная популяция мембраносвязанных коротких КМТ быстро реориентуеться с интерфазного поперечного положения в продольное при элонгации клетки.

Ацентросомальни кортикальные микротрубочки имеют неупорядоченное размещение плюс-концов и проявляют динамическую нестабильность, а свободные минус-конце КМТ медленно деполимеризуются, то есть КМТ самоорганизующиеся гибридным механизмом динамической нестабильности и тредмилингу. Энуклеация происходит по всей поверхности плазматической мембраны.

Белок SPR1 регулирует динамику и организацию плюс-конца КМТ растений, что сказывается на анизотропной росте клетки. Ацентросомальни кортикальные микротрубочки располагаются параллельно целлюлозных микрофибрилл, правильная организация КМТ является существенной для нормального синтеза клеточной стенки.

Установлено, что КМТ объединяются в узлы, которые часто пересекаются для стабилизации микротрубочек и удержания белков на их поверхности.

Латеральные цилиндрические вырасти трихобластив, корневые волоски, достигают значительной длины относительно собственной толщины с достаточно устойчивым диаметром в Arabidopsis thaliana L .: (незрелые ~ 6-10 нм; зрелые — более 1 мм) и характеризуются высокополярных цитоархитектурою. Удлинение их происходит с помощью верхушечного роста (англ.

Tip growth) путем поляризованного экзоцитоза, который отмечается возвратно-фонтанным током цитоплазмы, градиентом цитоплазматического Ca 2+, активностью F-актина и смещением клеточного содержания к верхушке волоска. На ранних стадиях развития корневые волоски 3-дневных проростков Arabidopsis thaliana L.

растет со скоростью 0,4 мкм / мин, ускоряясь позже до 1-2,5 мкм / мин.

Растительным клеткам присуща организованная популяция кортикальных микротрубочек, которая в корневых волосках присутствует на всех уровнях развития. При переходе из зародышевого состояния в состояние удлинения, кортикальные микротрубочки верхушки волоски не визуализируются, поскольку появляются Эндоплазматическая микротрубочки.

Кортикальные микротрубочки ориентированы продольно или спирально. У кукурузы Zea mays L. и салата Lactuca sativa L. инициация роста корневых волосков связано с реорганизацией популяции КМТ в трихобластах. Эта популяция контролирует стабильность и направление апикального роста корневых волосков.

Сравнение четырех стандартных параметров динамической нестабильности КМТ in vivo — уровня ростовой активности, скорости разборки, частоты переходов от разборки к росту («спасение») и наоборот («катастрофа») выявило, что КМТ молодых корневых волосков является динамичными за зрелые.

Сетка микротрубочек реорганизуется в ответ на меняющиеся параметры окружающей среды и стимулы дифференциации путем варьирования показателей динамической нестабильности.

Источник: https://info-farm.ru/alphabet_index/m/mikrotrubochki.html

Разница между микротрубочками и микрофиламентами

Микротрубочки и микрофиламенты строение и функции

Микротрубочки и микрофиламенты являются двумя компонентами цитоскелета клетки. Цитоскелет образован микротрубочками, микрофиламентами и промежуточными филаментами. Микротрубочки образуются путем поли

Микротрубочки и микрофиламенты являются двумя компонентами цитоскелета клетки. Цитоскелет образован микротрубочками, микрофиламентами и промежуточными филаментами. Микротрубочки образуются путем полимеризации тубулиновых белков. Они обеспечивают механическую поддержку клетки и способствуют внутриклеточному транспорту.

Микрофиламенты образуются при полимеризации актиновых белковых мономеров. Они способствуют движению клетки по поверхности.

главное отличие между микротрубочками и микрофиламентами является то, что микротрубочки представляют собой длинные полые цилиндры, состоящие из белковых единиц тубулина, тогда как микрофиламенты представляют собой двухцепочечные спиральные полимеры, состоящие из актиновых белков

1. Что такое микротрубочки
      – структура, функции, характеристики
2. Что такое микрофиламенты
      – структура, функции, характеристики
3. В чем разница между микротрубочками и микрофиламентами


Что такое микротрубочки

Микротрубочки представляют собой полимеры белка тубулина, встречающиеся повсюду в цитоплазме. Микротрубочки являются одним из компонентов цитоплазмы. Они образуются при полимеризации димера альфа и бета тубулина.

Полимер тубулина может расти до 50 микрометров в высокодинамичной природе. Наружный диаметр трубки составляет около 24 нм, а внутренний диаметр составляет около 12 нм.

Микротрубочки могут быть обнаружены у эукариот и бактерий.

Структура микротрубочек

Эукариотические микротрубочки представляют собой длинные и полые цилиндрические структуры. Внутреннее пространство цилиндра называется просветом. Мономером тубулинового полимера является димер α / β-тубулина. Этот димер связывается с их сквозным соединением, образуя линейный протофиламент, который затем латерально связывается, образуя единую микротрубочку.

Обычно около 13 протофиламентов связаны в одной микротрубочке. Таким образом, уровень аминокислот составляет 50% в каждом α и β – тубулинах в полимере. Молекулярная масса полимера составляет около 50 кДа. Полимер микротрубочек имеет полярность между двумя концами, один конец содержит α-субъединицу, а другой конец содержит β-субъединицу.

Таким образом, два конца обозначены как (-) и (+) соответственно.

Рисунок 1: Структура микротрубочки

Внутриклеточная организация микротрубочек

Организация микротрубочек в клетке варьируется в зависимости от типа клетки. В эпителиальных клетках (-) концы расположены вдоль апикально-базальной оси. Эта организация облегчает транспорт органелл, везикул и белков вдоль апикально-базальной оси клетки.

В клетках мезенхимальных клеток, таких как фибробласты, микротрубочки прикрепляются к центросоме, излучая их (+) конец к периферии клетки. Эта организация поддерживает движения фибробластов. Микротрубочки, наряду с помощником моторных белков, организуют аппарат Гольджи и эндоплазматическую сеть.

Фибробластная клетка, содержащая микротрубочки, показана на фигура 2.

Рисунок 2: Микротрубочки в клетке фибробласта
Микротрубочки имеют флуоресцентную метку зеленого цвета и актин красного цвета.

Функция микротрубочек

Микротрубочки способствуют формированию цитоскелета, структурной сети клетки. Цитоскелет обеспечивает механическую поддержку, транспорт, подвижность, хромосомную сегрегацию и организацию цитоплазмы.

Микротрубочки способны генерировать силы, сжимаясь, и они позволяют клеточный транспорт вместе с моторными белками. Микротрубочки и актиновые филаменты обеспечивают внутреннюю структуру цитоскелета и позволяют ему изменять свою форму при движении.

Компоненты эукариотического цитоскелета показаны на рисунок 3, Микротрубочки окрашены в зеленый цвет. Актиновые филаменты окрашены в красный цвет, а ядра окрашены в синий цвет.

Рисунок 3: Цитоскелет

Микротрубочки, участвующие в хромосомной сегрегации во время митоза и мейоза, образуют шпиндельустройство, Они образуются в центромере, которая является центром организации микротрубочек (MTOCs), для формирования веретенообразного аппарата. Они также организованы в базальных телах ресничек и жгутиков, как внутренние структуры.

Микротрубочки позволяют регулировать гены посредством специфической экспрессии транскрипционных факторов, которые поддерживают дифференциальную экспрессию генов, с помощью динамической природы микротрубочек.

Ассоциированные белки с микротрубочками

Различные динамики микротрубочек, такие как скорость полимеризации, деполимеризации и катастрофы, регулируются белками, ассоциированными с микротрубочками (MAP). Тау-белки, MAP-1, MAP-2, MAP-3, MAP-4, катанин и суета считаются MAP. Белки отслеживания плюс-конец (+ TIP), такие как CLIP170, являются еще одним классом MAP.

Микротрубочки являются субстратами для моторных белков, которые являются последним классом MAP. Динеин, который движется к (-) концу микротрубочки, и кинезин, который движется к (+) концу микротрубочки, – это два типа моторных белков, обнаруживаемых в клетках. Моторные белки играют главную роль в делении клеток и везикуле.

Моторные белки гидролизуют АТФ для выработки механической энергии для транспортировки.

Что такое микрофиламенты

Филаменты, которые состоят из актиновых филаментов, известны как микрофиламенты. Микрофиламенты являются компонентом цитоскелета. Они образуются при полимеризации актиновых белковых мономеров. Микрофиламент имеет диаметр около 7 нм и состоит из двух нитей спиральной природы.

Структура микрофиламентов

Самые тонкие волокна в цитоскелете – это микрофиламенты. Мономер, который образует микрофиламент, называется глобулярной актиновой субъединицей (G-актин). Одна нить двойной спирали называется нитевидным актином (F-actin).

Полярность микрофиламентов определяется характером связывания фрагментов миозина S1 в актиновых филаментах. Следовательно, заостренный конец называется концом (-), а заостренный конец – концом (+).

Структура микрофиламента показана на рисунок 3.

Рисунок 3: Микрофиламент

Организация Микрофиламентов

Три из мономеров G-актина являются самоассоциированными с образованием тримера. Актин, который связан с АТФ, связывается с заостренным концом, гидролизуя АТФ.

Связывающая способность актина с соседними субъединицами уменьшается в результате автокатализированных событий до тех пор, пока прежний АТФ не гидролизуется. Полимеризация актина катализируется актоклампинами, классом молекулярных моторов.

Актиновые микрофиламенты в кардиомиоцитах показаны, окрашенные в зеленый цвет в рисунок 4, Синий цвет показывает ядро.

Рисунок 4: Микрофиламенты в кардиомиоцитах

Функция микрофиламентов

Микрофиламенты участвуют в цитокинез а также клеткаподвижность как амебоидное движение. Как правило, они играют роль в форме клеток, сократимости клеток, механической стабильности, экзоцитозе и эндоцитозе. Микрофиламенты сильны и относительно гибки.

Они устойчивы к растрескиванию под действием растягивающих сил и деформации под действием нескольких сжимающих сил. Подвижность клетки достигается удлинением одного конца и сокращением другого конца.

Микрофиламенты также действуют как актомиозин-управляемые сократительные молекулярные двигатели наряду с белками миозина II.

Ассоциированные белки с микрофиламентами

Образование актиновых филаментов регулируется ассоциированными белками с такими микротрубочками, как,

  • Актин-мономер-связывающие белки (тимозин бета-4 и профилин)
  • Сшивающие филаменты (фасцин, фимбрин и альфа-актинин)
  • Комплекс филамент-нуклеатор или актин-родственный белок 2/3 (Arp2 / 3)
  • Белки, расщепляющие нить (гельзолин)
  • Белок, отслеживающий конец филамента (формины, N-WASP и VASP)
  • Нити колпачковые колпачки типа CapG.
  • Актин деполимеризующие белки (ADF / cofilin)

Состав

Микротрубочки: Микротрубочка представляет собой спиральную решетку.

микрофиламенты: Микрофиламент представляет собой двойную спираль.

Диаметр

Микротрубочки:Микротрубочка имеет диаметр 7 нм.

микрофиламенты:Микрофиламент диаметром 20-25 нм.

Прочность

Микротрубочки: Микротрубочки являются жесткими и противостоят изгибающим силам.

микрофиламенты: Микрофиламенты гибкие и относительно прочные. Они сопротивляются изгибу из-за сжимающих сил и разрушения филамента растягивающими силами.

функция

Микротрубочки: Микротрубочки помогают клеточным функциям, таким как митоз и различные клеточные транспортные функции.

микрофиламенты: Микрофиламенты помогают клеткам двигаться.

Ассоциированные белки

Микротрубочки: MAP, + TIP и моторные белки являются ассоциированными белками, регулирующими динамику микротрубочек.

микрофиламенты: Актин-мономер-связывающие белки, сшивающие филаменты, комплекс актин-родственных белков 2/3 (Arp2 / 3) и белки, расщепляющие филаменты, участвуют в регуляции динамики микрофиламентов.

Заключение

Микротрубочки и микрофиламенты являются двумя компонентами в цитоскелете. Основное различие между микротрубочками и микрофиламентами заключается в их структуре и функции. Микротрубочки имеют длинную полую цилиндрическую структуру. Они образуются при полимеризации тубулиновых белков.

Основная роль микротрубочек заключается в обеспечении механической поддержки клетки, вовлечении в сегрегацию хромосом и поддержании транспорта компонентов внутри клетки. С другой стороны, микрофиламенты представляют собой спиральные структуры, более прочные и гибкие по сравнению с микротрубочками. Они участвуют в движении клетки по поверхности.

И микротрубочки, и микрофиламенты являются динамическими структурами. Их динамическая природа регулируется связанными белками с полимерами.

Ссылка:
1. «Микротрубочка». Википедия, Фонд Викимедиа, 14 марта 2017 года. Интернет. 14 марта 2017 г.
2. «Микрофиламент». Википедия, Фонд Викимедиа, 8 марта 2017 года. Интернет. 14 марта 2017 г.

Изображение предоставлено:
1. «Структура микротрубочек» Томаса Сплеттштессера (www.scistyle.com) – собственная работа (с использованием Maxon Cinema 4D)

Источник: https://ru.strephonsays.com/difference-between-microtubules-and-microfilaments

Медицина и здоровье
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: