HÜCRE ISKELETI: ÖZELLIKLERI, IŞLEVLERI VE YAPISI - BIYOLOJI - 2024

Hücre iskeleti filamentler oluşan bir hücresel yapıdır. Sitoplazma boyunca dağılmıştır ve işlevi hücre mimarisini ve şeklini korumak için esas olarak destekleyicidir. Yapısal olarak, boyutlarına göre sınıflandırılmış üç tip elyaftan oluşur.

Bunlar aktin lifleri, ara lifler ve mikrotübüllerdir. Her biri ağa belirli bir özellik verir. Hücre içi, malzemelerin yer değiştirmesinin ve geçişinin gerçekleştiği bir ortamdır. Hücre iskeleti bu hücre içi hareketlere aracılık eder.

Örneğin, mitokondri veya Golgi aygıtı gibi organeller hücresel ortamda statiktir; bunlar hücre iskeletini bir yol olarak kullanarak hareket eder.

Ökaryotik organizmalarda hücre iskeleti açıkça baskın olmasına rağmen, prokaryotlarda benzer bir yapı rapor edilmiştir.

Genel özellikleri

Hücre iskeleti, "moleküler yapı iskelesini" temsil eden son derece dinamik bir yapıdır. Onu oluşturan üç tip filament, bu temel birimlerin birleştirilme şekline bağlı olarak çok farklı yapılar oluşturabilen tekrar eden birimlerdir.

İnsan iskeleti ile bir analoji oluşturmak istiyorsak, hücre iskeleti kemik sistemine ve ayrıca kas sistemine eşdeğerdir.

Bununla birlikte, bileşenler bir araya getirilip parçalanabildiğinden, şekil değişikliklerine izin vererek ve hücreye esneklik kazandırdığından kemikle aynı değildirler. Hücre iskeletinin bileşenleri deterjanlarda çözünmez.

Özellikleri

şekil

Adından da anlaşılacağı gibi hücre iskeletinin "sezgisel" işlevi, hücreye stabilite ve şekil sağlamaktır. İplikler bu karmaşık ağda birleştirildiğinde, hücreye deformasyona direnme özelliği verir.

Bu yapı olmadan hücre belirli bir şekli koruyamazdı. Ancak hücrelere şekil değiştirme özelliği kazandıran (insan iskeletinin aksine) dinamik bir yapıdır.

Hücre hareketi ve kavşaklar

Hücresel bileşenlerin çoğu, sitoplazmada dağılmış bu lif ağına bağlıdır ve uzamsal düzenlemelerine katkıda bulunur.

Bir hücre, farklı unsurların havada süzüldüğü bir çorbaya benzemez; statik bir varlık da değildir. Aksine, belirli bölgelerde bulunan organelleri olan organize bir matristir ve bu süreç hücre iskeleti sayesinde gerçekleşir.

Hücre iskeleti harekete katılır. Bu, motor proteinler sayesinde olur. Bu iki öğe birleşir ve hücre içinde harekete izin verir.

Aynı zamanda fagositoz sürecine (bir hücrenin, gıda olabilen veya olmayabilen dış ortamdan bir parçacığı yakaladığı bir süreç) katılır.

Hücre iskeleti, hücrenin fiziksel ve biyokimyasal olarak dış çevresiyle bağlantı kurmasını sağlar. Bu bağlayıcı rol, dokuların ve hücre bağlantılarının oluşumuna izin veren şeydir.

Yapı ve bileşenler

Hücre iskeleti üç farklı tipte filamentten oluşur: aktin, ara filamentler ve mikrotübüller.

Yeni bir aday şu anda sitokele'nin dördüncü ipliği olarak öneriliyor: septin. Bu parçaların her biri aşağıda ayrıntılı olarak açıklanmaktadır:

Aktin filamentleri

Aktin filamentlerinin çapı 7 nm'dir. Mikrofilamentler olarak da bilinirler. Filamentleri oluşturan monomerler, balon şeklindeki parçacıklardır.

Doğrusal yapılar olmalarına rağmen bir "çubuk" şeklinde değildirler: Eksenleri üzerinde dönerler ve bir sarmala benzerler. Davranışlarını (organizasyon, konum, uzunluk) düzenleyen bir dizi özel proteine ​​eklenirler. Aktin ile etkileşime girebilen 150'den fazla protein vardır.

Aşırılıklar ayırt edilebilir; biri artı (+) ve diğeri eksi (-) olarak adlandırılır. Bu uçlarda filaman büyüyebilir veya kısalabilir. Polimerizasyon, artı uçta belirgin şekilde daha hızlıdır; Polimerizasyonun gerçekleşmesi için ATP gereklidir.

Aktin ayrıca bir monomer olarak olabilir ve sitozolde serbest olabilir. Bu monomerler, polimerizasyonlarını engelleyen proteinlere bağlıdır.

Aktin filamentlerinin işlevleri

Aktin filamentlerinin hücre hareketiyle ilgili bir rolü vardır. Hem tek hücreli hem de çok hücreli organizmaların (örneğin, bağışıklık sisteminin hücreleridir) farklı hücre türlerinin çevrelerinde hareket etmelerine izin verirler.

Aktin, kas kasılmasındaki rolü ile bilinir. Miyozin ile birlikte sarkomerler halinde gruplanırlar. Her iki yapı da bu tür ATP'ye bağlı hareketi mümkün kılar.

Ara filamentler

Bu filamentlerin yaklaşık çapı 10 um'dir; dolayısıyla "orta seviye" adı. Hücre iskeletinin diğer iki bileşenine göre çapı orta düzeydedir.

Her bir filaman şu şekilde yapılandırılmıştır: N terminalinde balon şeklinde bir kafa ve karbon terminalinde benzer şekilli bir kuyruk. Bu uçlar, alfa sarmallarından oluşan doğrusal bir yapı ile birbirine bağlanır.

Bu "sicimler", diğer ara liflerle sarılma özelliğine sahip olan ve daha kalın iç içe geçmiş elemanlar oluşturan küresel kafalara sahiptir.

Ara filamentler, hücre sitoplazması boyunca bulunur. Membrana uzanırlar ve genellikle ona bağlanırlar. Bu iplikler ayrıca çekirdekte bulunur ve "nükleer tabaka" adı verilen bir yapı oluşturur.

Bu grup, sırasıyla ara filamentlerin alt gruplarına sınıflandırılır:

- Keratin filamentleri.

- Vimentin filamentleri.

- Nörofilamentler.

- Nükleer levhalar.

Ara filamentlerin rolü

Son derece güçlü ve dirençli unsurlardır. Aslında, onları diğer iki filamentle (aktin ve mikrotübüller) karşılaştırırsak, ara filamentler stabilite kazanır.

Bu özelliği sayesinde ana işlevi mekaniktir, hücresel değişikliklere direnir. Sürekli mekanik stres yaşayan hücre tiplerinde bol miktarda bulunurlar; örneğin sinir, epitel ve kas hücrelerinde.

Hücre iskeletinin diğer iki bileşeninin aksine, ara lifler kutup uçlarında birleşemez ve ayrılamazlar.

Sert yapılardır (işlevlerini yerine getirebilmek için: hücre desteği ve strese mekanik tepki) ve filamanların montajı fosforilasyona bağlı bir süreçtir.

Ara lifler, desmozom adı verilen yapılar oluşturur. Bir dizi proteinle (kadherin) birlikte, hücreler arasındaki bağlantıları oluşturan bu kompleksler oluşturulur.

Mikrotübüller

Mikrotübüller içi boş elemanlardır. Hücre iskeletini oluşturan en büyük ipliklerdir. İç kısmındaki mikrotübüllerin çapı 25 nm civarındadır. Uzunluk, 200 nm ila 25 um aralığında oldukça değişkendir.

Bu iplikler, tüm ökaryotik hücrelerde vazgeçilmezdir. Sentrozom adı verilen küçük yapılardan ortaya çıkarlar (veya doğarlar) ve buradan hücresel ortam boyunca uzanan ara ipliklerin aksine hücrenin kenarlarına uzanırlar.

Mikrotübüller, tübülinler adı verilen proteinlerden oluşur. Tubulin, iki alt birimden oluşan bir dimerdir: α-tubulin ve β-tubulin. Bu iki monomer, kovalent olmayan bağlarla birleştirilir.

En ilgili özelliklerinden biri, aktin filamentlerinde olduğu gibi oldukça dinamik yapılar olan büyüme ve kısalma yeteneğidir.

Mikrotübüllerin iki ucu birbirinden ayırt edilebilir. Bu nedenle bu filamentlerde bir "polarite" olduğu söylenir. Artı p pozitif ve eksi veya negatif olarak adlandırılan uçların her birinde kendi kendine bir araya gelme süreci gerçekleşir.

Filamanın bu birleştirme ve bozunma süreci bir "dinamik istikrarsızlık" olgusuna yol açar.

Mikrotübül işlevi

Mikrotübüller çok çeşitli yapılar oluşturabilir. Mitotik mili oluşturan hücre bölünmesi süreçlerine katılırlar. Bu süreç, her yavru hücrenin eşit sayıda kromozoma sahip olmasına yardımcı olur.

Kirpikler ve kamçı gibi hücre hareketliliği için kullanılan kırbaç benzeri uzantıları da oluştururlar.

Mikrotübüller, taşıma fonksiyonlarına sahip farklı proteinlerin hareket ettiği yollar veya "otoyollar" olarak hizmet eder. Bu proteinler iki ailede sınıflandırılır: kinesinler ve dininler. Hücre içinde uzun mesafeler kat edebilirler. Kısa mesafelerde nakil genellikle aktin üzerinde yapılır.

Bu proteinler, mikrotübül yollarının "yayaları" dır. Hareketi mikrotübül üzerinde bir yürüyüşe çok benziyor.

Taşıma, veziküller gibi farklı türdeki elemanların veya ürünlerin hareketini içerir. Sinir hücrelerinde bu süreç iyi bilinir çünkü nörotransmiterler veziküllerde salınır.

Mikrotübüller ayrıca organel mobilizasyonuna da katılır. Özellikle Golgi aygıtı ve endosplazmik retikulum, uygun pozisyonlarını almaları için bu filamanlara bağlıdır. Mikrotübüllerin yokluğunda (deneysel olarak mutasyona uğramış hücrelerde), bu organeller konumlarını önemli ölçüde değiştirir.

Hücre iskeletinin diğer etkileri

Bakterilerde

Önceki bölümlerde ökaryotların hücre iskeleti anlatılmıştı. Prokaryotlar da benzer bir yapıya sahiptir ve geleneksel hücre iskeletini oluşturan üç lif ile benzer bileşenlere sahiptir. Bu filamentlere, bakterilere ait olanlardan biri eklenir: MinD-ParA grubu.

Bakterilerdeki hücre iskeletinin işlevleri, ökaryotlarda yerine getirdikleri işlevlere oldukça benzer: destek, hücre bölünmesi, hücre şeklinin korunması vb.

Kanserde

Klinik olarak hücre iskeletinin bileşenleri kanserle ilişkilendirilmiştir. Bölünme süreçlerine müdahale ettikleri için kontrolsüz hücre gelişimini anlamak ve saldırmak için "hedef" olarak kabul edilirler.

Referanslar

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Temel hücre biyolojisi. Garland Bilimi.
2. Fletcher, DA ve Mullins, RD (2010). Hücre mekaniği ve hücre iskeleti. Nature, 463 (7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Hücre iskeleti ve kanser. Kanser ve Metastaz İncelemeleri, 28 (1–2), 5–14.
4. Moseley, JB (2013). Ökaryotik hücre iskeletinin genişletilmiş bir görünümü. Hücrenin moleküler biyolojisi, 24 (11), 1615–1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biyokimya. Tıp ve yaşam bilimlerinin temelleri. Tersine döndüm.
6. Shih, YL ve Rothfield, L. (2006). Bakteriyel hücre iskeleti. Mikrobiyoloji ve Moleküler Biyoloji İncelemeleri, 70 (3), 729-754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). İnsan fizyolojisi, entegre bir yaklaşım. Pan-American Medical. 4. baskı. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Elektron mikroskobu ile hücre iskeleti bileşenlerinin görüntülenmesi. Hücre İskeleti Yöntemleri ve Protokollerinde (sayfa 187–06). Humana Press.