Mikrotubulai: struktūra, funkcijos ir klinikinė reikšmė

Mikrotubulai yra ląstelių formos balionų formos, atliekančios pagrindines funkcijas, susijusias su palaikymu, ląstelių mobilumu ir ląstelių dalijimusi. Šie gijos yra eukariotinių ląstelių viduje.

Jie yra tuščiaviduriai ir jų vidinis skersmuo yra 25 nm, o išorinis skersmuo yra 25 nm. Ilgis svyruoja tarp 200 nm ir 25 μm. Jie yra gana dinamiškos struktūros, turinčios apibrėžtą poliškumą, galinčias augti ir sutrumpinti.

Struktūra ir sudėtis

Mikrotubulus sudaro baltymų pobūdžio molekulės. Jie susidaro iš baltymo, vadinamo tubulinu.

Tubulinas yra dimeris, jo du komponentai yra α-tubulinas ir β-tubulinas. Tuščiavidurį cilindrą sudaro trylika šio dimero grandinių.

Mikrotubulio galai nėra vienodi. Tai reiškia, kad yra siūlų poliškumas. Vienas galas yra žinomas kaip pliusas (+) ir kitas minusas (-).

Mikrotubulis nėra statinė struktūra, gijos gali greitai keisti dydį. Šis auginimo ar sutrumpinimo procesas vyksta daugiausia kraštutiniu; Šis procesas vadinamas savęs surinkimu. Mikrotubulių dinamika leidžia gyvūnų ląstelėms keisti jų formą.

Yra išimčių. Šis poliškumas neatskiriamas nuo dendritų viduje esančių mikrotubulų, neuronų.

Mikrotubulai visose ląstelių formose nėra vienodai pasiskirstę. Jo vieta daugiausia priklauso nuo ląstelės tipo ir būklės. Pavyzdžiui, kai kurių pirmuonių parazitų mikrotubulai sudaro šarvus.

Panašiai, kai ląstelė yra sąsajoje, šie gijos yra disperguojami citoplazmoje. Kai ląstelė pradeda padalinti, mikrotubulai pradeda organizuoti mitozinį veleną.

Funkcijos

Cytoskeletas

Cytoskeletą sudaro daugybė gijų, įskaitant mikrotubulus, tarpinius gijas ir mikrofilmus. Kaip rodo pavadinimas, citoskeletas yra atsakingas už ląstelės palaikymą, judrumą ir reguliavimą.

Mikrotubulai yra susiję su specializuotais proteinais (MAP, jo akronimas anglų kalba, baltymai, susiję su mikrotubulais), kad galėtų atlikti savo funkcijas.

Cytoskeletas yra ypač svarbus gyvūnų ląstelėse, nes joms trūksta ląstelių sienelės.

Mobilumas

Mikrotubulai turi esminį vaidmenį variklio funkcijose. Jie tarnauja kaip raktas, kad su judėjimu susiję baltymai galėtų judėti. Panašiai ir mikrotubulai yra keliai ir baltymų vežimėliai.

Konkrečiai, kinezinai ir dyneinas yra citoplazmoje esantys baltymai. Šie baltymai prisijungia prie mikrotubulų, kad atliktų judesius ir leistų mobilizuoti medžiagas visose ląstelėse.

Jie transportuoja pūsleles ir perkelia ilgus atstumus mikrotubuliukais. Jie taip pat gali pervežti prekes, kurios nėra randamos pūslėse.

Varikliniai baltymai turi tam tikrą ranką, ir dėl šių molekulių formos pokyčių galima judėti. Šis procesas priklauso nuo ATP.

Ląstelių padalijimas

Kalbant apie ląstelių pasiskirstymą, jie yra būtini tinkamam ir teisingam chromosomų pasiskirstymui. Mikrotubulai surenkami ir sudaro mitozinį veleną.

Kai branduolys dalijasi, mikrotubulai transportuoja ir atskiria chromosomas su naujais branduoliais.

Cilios ir flagella

Mikrotubulai yra susiję su ląstelių struktūromis, leidžiančiomis judėti: blakstiena ir vėliava.

Šie priedėliai yra plonų plaktų pavidalu ir leidžia ląstelei judėti viduryje. Mikrotubulai palengvina šių ląstelių plėtinių surinkimą.

Žiedai ir vėliavėlės turi vienodą struktūrą; tačiau blakstienos yra trumpesnės (nuo 10 iki 25 mikronų) ir paprastai veikia kartu. Judėjimui naudojama jėga yra lygiagreti membranai. Žiedai veikia kaip "airiai", kurie stumia kamerą.

Priešingai, vėliavos yra ilgesnės (nuo 50 iki 70 mikronų), o ląstelė paprastai yra viena ar dvi. Taikoma jėga yra statmena membranai.

Šių priedų skersinis vaizdas rodo 9 + 2 išdėstymą, kuris reiškia 9 porų lydytų mikrotubulų, kurie supa nesusietą centrinę porą.

Variklio funkcija yra specializuotų baltymų veikimo rezultatas; Dynein yra vienas iš jų. ATP dėka baltymai gali pakeisti jo formą ir leisti judėti.

Šimtai organizmų perkelia šias struktūras. Cilia ir flagella yra tarp vienaląsčių organizmų, spermatozoidų ir mažų daugelio ląstelių gyvūnų. Bazinis kūnas yra ląstelinis organelis, iš kurio atsiranda žiedai ir vėliavos.

Centriolos

Centrioliai yra labai panašūs į bazinius kūnus. Šie organeliai yra būdingi eukariotinėms ląstelėms, išskyrus augalų ląsteles ir tam tikrus protistus.

Šios konstrukcijos yra statinės formos. Jo skersmuo yra 150 nm, o ilgis yra 300-500 nm. Centrioliuose esantys mikrotubulai yra suskirstyti į tris lydytus gijos siūlus.

Centrioliai yra struktūroje, vadinamoje centrosome. Kiekvienas centrosomas susideda iš dviejų centriolių ir baltymų turinčios matricos, vadinamos pericentrioliniu matricu. Tokiu būdu centrioliai organizuoja mikrotubulus.

Tiksli centriolių ir ląstelių dalijimosi funkcija dar nėra išsamiai žinoma. Tam tikruose eksperimentuose centrioliai buvo pašalinti ir minėta ląstelė gali padalyti be didelių nepatogumų. Centrioliai yra atsakingi už mitozinio veleno formavimąsi: čia susirenka chromosomos.

Augalai

Augaluose mikrotubulai turi papildomą vaidmenį ląstelių sienelių išdėstyme, padeda organizuoti celiuliozės pluoštus. Be to, jie padeda daržovių padalijimui ir judėjimui.

Klinikinė svarba ir vaistai

Vėžio ląstelėms būdingas didelis mitozinis aktyvumas; todėl narkotikų, kurių tikslas yra mikrotubulų surinkimas, suradimas padėtų sustabdyti tokį augimą.

Yra daugybė vaistų, atsakingų už mikrotubulų destabilizavimą. Kolcemidas, kolchicinas, vinkristinas ir vinblastinas užkerta kelią mikrotubulų polimerizacijai.

Pavyzdžiui, kolchicinas naudojamas podagros gydymui. Kiti naudojami piktybinių navikų gydymui.