ציטוס שלד: מאפיינים, פונקציות ומבנה - ביולוגיה - 2025

שלד התא הוא מבנה הסלולר זירים. הוא מפוזר בכל הציטופלזמה ותפקודו בעיקר תומך, לשמירה על ארכיטקטורת תאים וצורתם. מבחינה מבנית, הוא מורכב משלושה סוגים של סיבים, המסווגים לפי גודלם.

אלה הם סיבי אקטין, חוטים ביניים ומיקרו-צינורות. כל אחד מעניק נכס ספציפי לרשת. פנים התא הוא סביבה בה מתרחשת עקירה ומעבר של חומרים. הציטוס שלד מתווך את התנועות התוך תאיות הללו.

לדוגמה, אברונים - כמו מיטוכונדריה או מכשיר גולגי - הם סטטיים בסביבה התאית; אלה נעים באמצעות שלד הציטוס כנתיב.

למרות שהציטוסקופון שולט בבירור באורגניזמים אאוקריוטים, דווח על מבנה אנלוגי בפרוקריוטים.

מאפיינים כלליים

שלד הציטוס הוא מבנה דינאמי במיוחד המייצג "פיגום מולקולרי". שלושת סוגי החוטים המרכיבים אותו הם יחידות חוזרות שיכולות ליצור מבנים שונים מאוד, תלוי בדרך שבה משולבים יחידות יסוד אלה.

אם אנו רוצים ליצור אנלוגיה עם השלד האנושי, הציטוס שלד שווה למערכת העצמות ובנוסף למערכת השרירים.

עם זאת, הם אינם זהים לעצמות שכן ניתן להרכיב ולהתפורר הרכיבים, מה שמאפשר שינויי צורה ומעניקים לתא פלסטיות. המרכיבים של שלד הציטוס אינם מסיסים בחומרי ניקוי.

מאפיינים

צוּרָה

כשמו כן הוא, תפקידו "האינטואיטיבי" של שלד הציטוס הוא לספק יציבות וצורה לתא. כשמשולבים חוטמים ברשת מורכבת זו, זה נותן לתא את המאפיין להתנגד לעיוות.

ללא מבנה זה, התא לא היה מסוגל לשמור על צורה ספציפית. עם זאת, מדובר במבנה דינמי (בניגוד לשלד האנושי) המעניק לתאים את המאפיין של שינוי צורה.

תנועת תאים וצמתים

רבים מהמרכיבים הסלולריים מחוברים לרשת סיבים זו המפוזרת בציטופלזמה, ותורמים לסידור המרחב שלהם.

תא לא נראה כמו מרק עם אלמנטים שונים הצפים באדיבות; הוא גם לא ישות סטטית. במקום זאת, זוהי מטריצה ​​מסודרת עם אברונים הממוקמים באזורים ספציפיים, ותהליך זה מתרחש בזכות ציטוס שלד.

שלד הציטוס מעורב בתנועה. זה קורה בזכות חלבונים מוטוריים. שני אלמנטים אלה משלבים ומאפשרים תנועה בתוך התא.

זה משתתף גם בתהליך של פגוציטוזיס (תהליך בו תא לוכד חלקיק מהסביבה החיצונית, שעשוי להיות מזון או לא).

שלד הציטוס מאפשר לתא להתחבר לסביבתו החיצונית, פיזית וביוכימית. תפקיד המחבר הזה הוא המאפשר היווצרות רקמות וצמתים תאים.

מבנה ורכיבים

שלד הציטוס מורכב משלושה סוגים שונים של חוטים: אקטין, חוטי ביניים ומיקרו-צינורות.

מועמד חדש מוצע כרגע כחלק רביעי של הציטוסקלה: ספטין. כל אחד מחלקים אלה מתואר בפירוט להלן:

חוטי אקטין

חוטי אקטין בקוטר 7 ננומטר. הם ידועים גם בשם מיקרו-פילמנטים. המונומרים המרכיבים את החוטים הם חלקיקים בצורת בלון.

למרות היותם מבנים ליניאריים, הם אינם מעוצבים כ"סר ": הם מסתובבים על צירם ודומים לסליל. הם מחוברים לסדרת חלבונים ספציפיים המווסתים את התנהגותם (ארגון, מיקום, אורך). ישנם יותר מ -150 חלבונים המסוגלים ליצור אינטראקציה עם אקטין.

ניתן להבדיל בין הקצוות; האחד נקרא פלוס (+) והשני מינוס (-). בקצות אלה הנימה יכולה לגדול או להתקצר. הפולימרזציה מהירה יותר באופן מהותי בקצה הפלוס; כדי שהפולימריזציה תתרחש, ATP נדרש.

האקטין יכול להיות גם כמונומר וחופשי בציטוזול. מונומרים אלה קשורים לחלבונים המונעים את הפילמור שלהם.

פונקציות של חוטי אקטין

לחוטי אקטין תפקיד הקשור לתנועת תאים. הם מאפשרים לסוגי תאים שונים, אורגניזמים חד-תאיים וגם אורגניים תאיים (דוגמה לכך הם תאי מערכת החיסון) לנוע בסביבתם.

אקטין ידוע בתפקידו בהתכווצות שרירים. יחד עם מיוזין הם מקבצים יחד בסרקומרים. שני המבנים מאפשרים תנועה תלויה ב- ATP כזו.

חוטים ביניים

הקוטר המשוער של חוטים אלה הוא 10 מיקרומטר; מכאן השם "ביניים". קוטרו ביניים ביחס לשני המרכיבים האחרים של ציטוס השלד.

כל נימה מובנית כך: ראש בצורת בלון בטרמינל N וזנב בצורתו דומה בקצה הפחמן. קצוות אלה מחוברים זה לזה על ידי מבנה ליניארי המורכב מסיבובי אלפא.

ל"מיתרים "אלה יש ראשים כדוריים שיש להם את המאפיין של הפיתול עם חוטים ביניים אחרים ויוצרים אלמנטים שזורים עבים יותר.

חוטי ביניים ממוקמים בכל ציטופלזמה התאית. הם נמתחים לקרום ולעתים קרובות הם מחוברים אליו. חוטים אלה נמצאים גם בגרעין ויוצרים מבנה המכונה "למינה גרעינית".

קבוצה זו מסווגת בתור קבוצות משנה של חוטי ביניים:

- חוטי קרטין.

- חוטי ווימנטין.

- נוירופילמנטים.

- סדינים גרעיניים.

תפקיד חוטי ביניים

הם אלמנטים חזקים ועמידים במיוחד. למעשה, אם נשווה אותם לשני החוטים האחרים (אקטין ומיקרו-צינורות), חוטים הביניים צומחים ביציבות.

הודות למאפיין זה, תפקידו העיקרי הוא מכני, התנגד לשינויים סלולריים. הם נמצאים בשפע בסוגי תאים שחווים לחץ מכני מתמיד; למשל, בתאי עצב, אפיתל ושריר.

בשונה משני המרכיבים האחרים של שלד הציטוס, חוטי הביניים אינם יכולים להרכיב ומתפרקים בקצותיהם הקוטביים.

הם מבנים קשיחים (בכדי להיות מסוגלים למלא את תפקידם: תמיכה בתאים ותגובה מכנית לסטרס) והרכבת החוטים היא תהליך התלוי בזרחן.

חוטי הביניים יוצרים מבנים הנקראים דמויי האוממוסים. יחד עם סדרת חלבונים (קדרינינים) נוצרים מתחמים אלו המהווים את הצמתים בין התאים.

מיקרו-צינורות

מיקרו-צינורות הם יסודות חלולים. הם החוטים הגדולים ביותר המרכיבים את שלד הציטוס. קוטר המיקרו-צינורות בחלק הפנימי שלו הוא בסביבות 25 ננומטר. האורך משתנה למדי, בטווח של 200 ננומטר עד 25 מיקרומטר.

חוטים אלה הם הכרחיים בכל התאים האוקריוטים. הם יוצאים (או נולדים) ממבנים קטנים המכונים צנטרוזומים, ומשם הם משתרעים עד לשולי התא, בניגוד לחוטי הביניים, המשתרעים על פני הסביבה התאית.

מיקרו-צינורות מורכבים מחלבונים הנקראים טובולינים. טובולין הוא דימר המורכב משתי יחידות משנה: α-tubulin ו- β-tubulin. לשני מונומרים אלה מצטרפים קשרים לא קוולנטיים.

אחד המאפיינים הרלוונטיים ביותר שלו הוא היכולת לצמוח ולהתקצר, בהיותם מבנים דינאמיים למדי, כמו בחוטי אקטין.

ניתן להבדיל בין שני הקצוות של המיקרו-צינורות זה לזה. מסיבה זו נאמר כי בחוטים אלה יש "קוטביות". בכל אחד מהקצוות - הנקרא פלוס p חיובי ומינוס או שלילי - מתרחש תהליך ההרכבה העצמית.

תהליך זה של הרכבה ושפלת הנימה מוליד תופעה של "חוסר יציבות דינמית".

תפקוד מיקרו-צינורי

מיקרו-צינורות יכולים ליצור מבנים מגוונים מאוד. הם משתתפים בתהליכי חלוקת התא ויוצרים את הציר המיטוטי. תהליך זה מסייע לכל תא בת להיות מספר שווה של כרומוזומים.

הם גם יוצרים את הנספחים דמויי השמש המשמשים לניידות תאים, כמו cilia ו flagella.

המיקרו-צינורות משמשים כנתיבים או "כבישים מהירים" בהם נעים חלבונים שונים שיש להם פונקציות תובלה. חלבונים אלה מסווגים לשתי משפחות: קינסינים ודינינים. הם יכולים לנסוע מרחקים ארוכים בתוך התא. הובלה לאורך מרחקים קצרים מתבצעת בדרך כלל על אקטין.

חלבונים אלה הם "הולכי הרגל" של דרכי המיקרו-צינוריות. תנועתה דומה מאוד להליכה על המיקרו-צינורית.

הובלה כוללת תנועה של סוגים שונים של אלמנטים או מוצרים, כגון שלפוחית. בתאי עצב תהליך זה ידוע היטב מכיוון שמעבירים עצבים משוחררים בשלפוחית.

מיקרו-צינורות משתתפים גם בגיוס האורגנלים. בפרט, מכשיר הגולגי ותכנית הרשת האנדוספלסמית תלויים בחוטים אלה בכדי לתפוס את עמדתם הראויה. בהיעדר מיקרו-צינורות (בתאים שעברו מוטציה ניסיונית), האברונים הללו משנים באופן משמעותי את מיקומם.

השלכות אחרות של שלד הציטוס

בחיידקים

בחלקים הקודמים תואר הציטוס שלד של האוקריוטות. לפרוקריוטות יש גם מבנה דומה ויש להם רכיבים המקבילים לשלושת הסיבים המרכיבים את הציטוס שלד המסורתי. לחוטים אלה מתווסף אחד השייך לחיידקים: קבוצת MinD-ParA.

תפקידיו של שלד הציטוס בחיידקים דומים למדי לתפקודים שהם ממלאים באיקריוטים: תמיכה, חלוקת תאים, שמירה על צורת התא, בין היתר.

בסרטן

מבחינה קלינית, רכיבים של שלד הציטוס קשורים לסרטן. מכיוון שהם מתערבים בתהליכי החלוקה, הם נחשבים "יעדים" על מנת להבין ולהתקוף התפתחות בלתי מבוקרת של תאים.

הפניות

1. אלברטס, ב., בריי, ד., הופקין, ק., ג'ונסון, א., לואיס, ג'., רף, מ., … & וולטר, פ. (2013). ביולוגיה חיונית של תאים. גרלנד מדע.
2. Fletcher, DA, & Mullins, RD (2010). מכניקת תאים וצד השלד. טבע, 463 (7280), 485-492.
3. הול, א '(2009). שלד הציטוס והסרטן. ביקורות על סרטן וגרורות, 28 (1-2), 5-14.
4. Moseley, JB (2013). מבט מורחב של ציטוס שלד האוקריוטי. ביולוגיה מולקולרית של התא, 24 (11), 1615–1618.
5. מולר-אסתרל, וו. (2008). בִּיוֹכִימִיָה. יסודות רפואה ומדעי החיים. התהפכתי.
6. שיה, YL ורוטפילד, ל (2006). ציטוס שלד החיידק. ביקורות על מיקרוביולוגיה וביולוגיה מולקולרית, 70 (3), 729–754.
7. Silverthorn De, U. (2008). פיזיולוגיה אנושית, גישה משולבת. פאן-אמריקאית רפואית. מהדורה רביעית. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). הדמיה של רכיבי ציטוס שלד באמצעות מיקרוסקופיית אלקטרונים. בשיטות ופרוטוקולים של ציטוס שלד (עמ '187–06). הומאנה.