Микротрубочки особенности строения

Микротрубочки

Микротрубочки особенности строения

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.

Строение

Микротрубочки — структуры, в которых 13 тубулиновых α- и β-гетеродимера заключены по кругу полого цилиндра. Внешний диаметр цилиндра составляет около 25 нм, внутренний — около 15 нм.

Один из концов микротрубочки, называется положительным концом (или плюс концов), постоянно присоединяет к себе свободный тубулин.

От другого конца — отрицательного (минус-конца) — тубулина субъединицы отщепляются.

В образовании микротрубочки in vitro выделяют три фазы:

  1. замедленная фаза, или нуклеация. Это этап зарождения микротрубочки, когда молекулы тубулина начинают соединяться в более крупные образования. Такое соединение происходит медленнее, чем присоединение тубулина к уже собранной микротрубочки, поэтому фаза и называется замедленной.
  2. фаза полимеризации, или элонгация. Если концентрация свободного тубулина высока, его полимеризация происходит быстрее, чем деполимеризацию на негативном конце, за счет чего микротрубочки увеличивается. По мере ее роста концентрация тубулина падает до критической и скорость роста замедляется до вступления в следующей фазе;
  3. фаза стабильного состояния. Деполимеризацию уравновешивает полимеризацию, и рост микротрубочки останавливается. Лабораторные исследования показывают, что сборка микротрубочек из тубулина происходит только в присутствии гуанозинтрифосфат и ионов магния, оптимально при температуре 37 ° C.

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

Строение и функции цитоплазмы. Ключевые органеллы цитоплазмы

Микротрубочки особенности строения

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.

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/

Медицина и здоровье
Добавить комментарий

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